WO2019123903A1 - 電源装置と電源装置用のセパレータ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power supply device in which a plurality of rectangular battery cells are stacked via a separator, and a separator used in the power supply device.
- a plurality of rectangular battery cells are generally stacked via an insulating separator to form a battery stack, and a pair of battery batteries are disposed on both end faces of the battery stack.
- the end plate of is fastened with a bind bar (see Patent Document 1).
- This power supply device stacks a plurality of battery cells while preventing a short circuit between adjacent battery cells by stacking battery cells formed by housing an electrode body in a metal battery case with an insulating separator interposed therebetween. ing.
- the power supply device of this type is required to have high energy density per volume and high energy density per weight, and the energy density per volume and the energy density per weight are also required in the rectangular battery cells constituting the power supply device. It is desirable to adopt a high battery. As high-capacity battery cells and power supplies are being developed, ensuring the safety of the power supplies has become an important issue. In the heat resistance test, in particular, the heat insulating properties of the separator become important. The heat insulation property of the separator is determined by the thermal conductivity and the thickness of the separator. However, the thickness of the separator affects the outer dimensions of the power supply device and is an important parameter for determining the outer shape and characteristics of the power supply device.
- the present invention has been made in view of such background.
- One object of the present invention is to provide a technology that can flexibly cope with battery cells of various specifications.
- the power supply device includes: a plurality of rectangular battery cells stacked in the thickness direction; and a plurality of separators respectively interposed between the adjacent battery cells. And the separator is inserted between the adjacent battery cells by being inserted into the insulating separator frame forming the frame-like demarcated space and the demarcated space surrounded by the separator frame. And a separator core.
- an insulating separator which is interposed between rectangular battery cells stacked in the thickness direction, and which forms a frame-like defined space. It has a frame and a separator core inserted in the demarcated space surrounded by the separator frame and disposed between the adjacent battery cells.
- the separator interposed between battery cells to be stacked has a structure in which the separator core is inserted into and connected to the frame-shaped separator frame to meet the specifications of the battery cell to be used. Therefore, separator cores different in material and thickness can be selected and adopted, and an ideal power supply device suitable for the specifications of the battery cell can be realized.
- manufacturing costs can be reduced.
- the separator having a complicated shape is integrally molded with resin, but the metal mold can be simplified by disassembling this into the separator frame and the separator core, and the manufacturing cost can be reduced. It can also contribute to reductions.
- the separator core is inserted into and connected to the frame-shaped separator frame as the separator to be interposed between the battery cells to be stacked, so that the material or the material is selected according to the specification of the battery cell used.
- a separator frame or a separator core having different thicknesses can be selected and adopted, and a separator according to the size and characteristics of the battery cell can be realized.
- the conventional separator is integrally formed in a complicated shape, the metal mold can be simplified and the manufacturing cost can be reduced by decomposing it into the separator frame and the separator core.
- FIG. 1 It is a perspective view of the power supply device concerning Embodiment 1 of this invention. It is a disassembled perspective view of the power supply device shown in FIG. It is a perspective view of the separator of the power supply device shown in FIG. 2, and a battery cell. It is a disassembled perspective view of the separator shown in FIG. It is a disassembled perspective view which shows another example of a separator. It is a disassembled perspective view which shows another example of a separator. It is a perspective view which shows another example of a separator frame. It is a horizontal sectional view which shows the state which laminates
- FIG. 16 is a disassembled perspective view of the separator shown in FIG.
- FIG. 21 is an exploded perspective view of the power supply device shown in FIG. 20. It is a perspective view of the separator of the power supply device shown in FIG. 21, and a battery cell. It is a disassembled perspective view of the separator shown in FIG. It is a perspective view of the power supply device concerning Embodiment 4 of this invention. It is a disassembled perspective view of the separator of the power supply device shown in FIG.
- the power supply device may be identified by the following configuration.
- the power supply device includes a plurality of rectangular battery cells 1 stacked in the thickness direction, and a plurality of separators 2 interposed between adjacent battery cells 1. Separator 2 is inserted between insulating battery frame 3 forming insulating-defined separator frame 3 enclosed in a frame shape, and separator-defined frame 5 surrounded by separator frame 3, and arranged between adjacent battery cells 1. And a separator core 4.
- the separator 2 has a shape in which the separator frame 3 conforms to the outer shape of the rectangular battery cell 1, and has a peripheral wall 30 covering the outer peripheral surface of the battery cell 1.
- the separator core 4 is plate-shaped. It is located in the middle part of the separator frame 3 in the stacking direction of the cells 1 and arranged in a vertical posture with respect to the peripheral wall 30, and the separator core 4 divides the defined space 5 into two to partially store the battery cells 1
- the battery storage unit 50 may be formed on both sides of the separator core 4.
- the plate-like separator core is disposed in the middle portion of the separator frame covering the outer peripheral surface of the battery cell, and the defined space is divided into two by the separator core and the battery storage portion is formed on both sides of the separator core.
- the battery cells can be partially housed in the battery housing portions formed on both sides, and the plurality of battery cells can be stacked while being positioned by the separators.
- the depth (h) of the battery storage portion 50 may be half of the thickness (d) of the battery cell 1.
- the battery cell is housed in the battery storage portion facing the separator in a state of sandwiching the battery cell, whereby the outer peripheral surface of the battery cell is effectively covered with the separators stacked on both sides of the battery cell.
- the battery cells can be reliably isolated.
- the peripheral wall portion 30 of the separator frame 3 has a top wall 30C partially covering the top surface 1C of the adjacent battery cell 1 and a pair of side walls partially covering the outer surface 1B of the adjacent battery cell 1 30B may be provided. According to this configuration, by covering the top surfaces of adjacent battery cells with the upper surface wall and covering the outer surface with the pair of side walls, the outer peripheral surface of the battery cells can be effectively covered and insulated.
- the peripheral wall portion 30 of the separator frame 3 may further be configured to include a lower surface wall 30D that partially covers the bottom surface 1D of the adjacent battery cell 1.
- the separator frame 3 has an insertion opening 31 for the separator core 4 in the upper surface wall 30C, and a guide portion 32 for guiding both side edges of the separator core 4 to be inserted into the defined space 5 from the insertion opening 31 in the pair of side wall 30B. It may be configured to include According to this configuration, the separator core inserted from the insertion opening provided in the upper surface wall of the separator frame can be disposed at the fixed position of the defined space by the guide portion provided in the side wall.
- the separator frame 3 has an insertion opening 31 of the separator core 4 in the lower surface wall 30D, and guides for guiding both side edges of the separator core 4 to be inserted into the defining space 5 from the insertion opening 31 in the pair of side wall 30B. You may comprise so that the part 32 may be provided. According to this configuration, the separator core inserted from the insertion opening provided on the lower surface wall of the separator frame can be disposed at the fixed position of the defined space by the guide portion provided on the side surface wall.
- the guide portion 32 of the separator frame 3 may be a guide slit 32A opened in the side wall 30B or a guide groove 32B formed on the inner surface of the side wall 30B. According to this configuration, the separator core inserted from the insertion opening provided in the upper surface wall or the lower surface wall of the separator frame can be inserted into the defined position of the defined space while sliding along the guide slit or the guide groove provided in the side wall.
- the separator frame 3 has the insertion opening 31 of the separator core 4 in the side wall 30B, and the upper end and the lower end of the separator core 4 to be inserted from the insertion opening 31 into the defining space 5 in the upper surface wall 30C and the lower surface wall 30D.
- the separator core inserted from the insertion opening provided in the side wall of the separator frame can be disposed at the fixed position of the defined space by the guide portions provided in the upper surface wall and the lower surface wall.
- the guide portion 32 of the separator frame 3 may be a guide slit 32A opened in the upper surface wall 30C and the lower surface wall 30D or a guide groove 32B formed in the inner surface of the upper surface wall 30C and the lower surface wall 30D. According to this configuration, the separator core inserted from the insertion opening provided in the side wall of the separator frame can be inserted into the defined position of the defined space while sliding along the guide groove or the guide slit provided in the upper surface wall and the lower surface wall.
- the separator 2 has an outer shape in which the separator core 4 conforms to the inner shape of the separator frame 3, and the separator core 4 is press-fit to the separator frame 3 from the opening of the defined space 5 to be arranged in the defined space 5 May be Further, the separator 2 includes a locking projection in which the separator core 4 protrudes outward from the outer peripheral surface, and the separator frame is provided with a locking portion for guiding the locking protrusion on the peripheral wall, It is preferable to arrange the separator core in the middle portion of the separator frame by guiding the convex portion to the locking portion.
- the separator core is press-fit from the opening of the defined space of the separator frame, and the retaining projection provided on the separator core is provided on the separator frame while the separator core is disposed inside the separator frame By guiding to the part, the separator core can be fixed at the fixed position of the defined space.
- the separator 2 includes an insertion convex portion 43 in which the separator core 4 protrudes outward from the outer peripheral surface, and the separator frame 3 includes an insertion portion 33 into which the insertion convex portion 43 is inserted.
- the portion 43 may be guided to the insertion portion 33 to connect the separator core 4 to the home position of the separator frame 3.
- the separator core is reliably connected to the separator frame at the fixed position of the defined space by guiding the insertion convex portion provided on the outer peripheral surface of the separator core to the insertion portion provided in the middle portion of the peripheral wall portion.
- the separator 2 is configured such that the separator core 4 has an outer shape that conforms to the inner shape of the separator frame 3, and the separator core 4 is inserted into the separator frame 3 in the stacking direction of the battery cells 1 and disposed in the defined space 5
- the separator core 4 includes an insertion convex portion 43 projecting outward from the outer peripheral surface
- the separator frame 3 includes an insertion concave portion 36 for guiding the insertion convex portion 43 in the peripheral wall portion 30, and the insertion convex portion 43 is inserted into the insertion concave portion 36.
- the separator core 4 is disposed in the middle portion of the separator frame 3 by being guided to.
- the insertion convex portion provided on the separator core is guided to the insertion recess provided on the separator frame to define the separator core It can be easily placed in place.
- the separator 2 is provided with a groove 49 for forming the cooling gap 8 between the separator core 4 and the battery cell 1, and the blower opening 39 communicating with the cooling gap 8 is opened in the peripheral wall 30. It may be configured. According to this configuration, it is possible to cool the battery cell by blowing the cooling gas through the cooling opening formed in the peripheral wall portion of the separator frame into the cooling gap formed between the separator core and the battery cell.
- the separator 2 closely contacts the outer peripheral portion of the main surface 1A of the battery cell 1 with the outer peripheral portion of the opposite surface where the separator core 4 faces the battery cell 1 as the contact portion 44 and is recessed in the central portion of the opposite surface
- the central recess 45 may be provided. According to this configuration, while the outer peripheral portion of the battery cell is pressed by the contact portion provided on the outer peripheral portion of the separator core, the central recess provided on the central portion of the separator core can absorb swelling of the central portion of the battery cell.
- the separator 2 has a configuration in which the separator core 4 fixes the ring-shaped spacer 4b on the surface of the flat plate body 4a and provides the contact portion 44 and the central recess 45 on the opposing surface facing the battery cell 1 Good.
- the contact portion and the central recess can be easily and easily formed on the facing surface of the separator core.
- the thickness of the separator core can be easily adjusted by changing the thickness of the spacer.
- the power supply device described above may be configured such that the separator core 4 is insulating. According to this configuration, by arranging the insulating separator core between the adjacent battery cells, it is possible to reliably insulate adjacent battery cells and to prevent a short circuit between the battery cells.
- the separator core 4 may be formed of a flame retardant material. According to this configuration, since damage to the separator core caused by the temperature rise of the separator core itself can be prevented, it is possible to effectively prevent sinter when one of the battery cells is thermally runaway.
- the separator core 4 may be a heat exchange plate thermally coupled to the main surface 1A of the battery cell 1, and the heat exchange plate may be configured to internally include a circulation path through which the heat exchange liquid is circulated. According to this configuration, the temperature of the battery cell thermally coupled to the heat exchange plate can be efficiently adjusted by circulating the heat exchange liquid through the heat exchange plate disposed between the adjacent battery cells.
- the power supply device can cool the battery cell with the heat exchange liquid when the temperature of the battery cell is high, and heats the battery cell with the heat exchange liquid when the temperature of the battery cell is low in a cold region or winter It can also be done.
- the separator core 4 may be a heat conduction plate thermally coupled to the main surface 1A of the battery cell 1, and the heat conduction plate may be configured to include a heat dissipation portion disposed outside the peripheral wall portion.
- the heat conduction plate disposed between the adjacent battery cells includes the heat dissipation portion disposed outside the peripheral wall portion, whereby the heat generation of the battery cell thermally coupled to the heat conduction plate is externally transmitted from the heat dissipation portion Can be efficiently cooled by
- the power supply apparatus may further include a cooling plate 21 disposed in a thermally coupled state on the surface of the battery stack 9 to thermally couple the heat dissipation portion of the heat conduction plate to the cooling plate. According to this configuration, the heat generation of the battery cell thermally coupled to the heat conduction plate can be thermally conducted from the heat dissipation portion to the cooling plate to further efficiently cool it.
- the separator core 4 is provided along the end facing the top surface 1 ⁇ / b> C and / or the bottom surface 1 ⁇ / b> D of the battery cell 1 so as to provide a noncontact portion 46 not in contact with the main surface 1A of the opposite battery cell 1. It may be configured. According to this configuration, even in a state in which the battery stack is fastened in the stacking direction and strongly clamped from both end surfaces, the adjacent batteries are formed by the noncontact portion formed on the upper end portion and / or the lower end portion of the separator core It is possible to prevent the end portions of the cells from being strongly pressed. For this reason, it is possible to prevent the end of the battery cell from being damaged or to deform the end of the battery cell while avoiding the stress being concentrated by pressing the upper end and / or the lower end of the battery cell strongly. It can be effectively prevented.
- a plurality of battery cells 1 are stacked with the separator 2 interposed between adjacent battery cells 1 to form a battery stack 9, and further, both ends of the battery stack 9 in the stacking direction It may be configured to include a pair of end plates 6 disposed on the surface, and a bind bar 7 disposed on both sides of the battery stack 9 and fastening the pair of end plates 6.
- the separator of an aspect of the present invention may be specified by the following configuration.
- the separator is a separator interposed between the rectangular battery cells 1 stacked in the thickness direction, and has an insulating separator frame 3 forming a defined space 5 surrounded in a frame shape, and a separator frame A separator core 4 is inserted between the adjacent battery cells 1 so as to be inserted into the defined space 5 surrounded by 3.
- the separator 2 has a thickness (t) of the separator core 4 as a difference between the thickness (d) of the battery cells 1 used and the desired inter-cell distance (D) of the battery cells 1 stacked on each other. It may be configured to be identified as The above-mentioned separator arranges the battery cells to be stacked at a predetermined interval (D) by changing the thickness of the separator core inserted into the separator frame according to the thickness (d) of the battery cell to be used. be able to. As a result, the members fixed as the exterior members to the battery stack can be made to have the same dimensions, the complexity of management and the like can be eliminated, the efficiency of manufacturing the power supply device can be improved, and the manufacturing cost can be reduced.
- the separator 2 is specified so that the width (H) of the separator frame 3 is the sum of the thickness (t) of the separator core 4 and the thickness (d) of the battery cell 1 used. You may configure it.
- the above separators are stacked one on another by setting the width (H) of the separator frame to the sum of the thickness (d) of the battery cell used and the thickness (t) of the separator core.
- the entire outer peripheral surface of a plurality of battery cells forming a body can be covered with a separator frame to ensure insulation.
- each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and one member is used in common as a plurality of elements, or conversely, the function of one member is realized by a plurality of members It can be shared and realized.
- FIG. 1 A perspective view of a power supply device 100 according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, and an exploded perspective view thereof is shown in FIG.
- the power supply device 100 shown in these figures includes a plurality of rectangular battery cells 1 stacked in the thickness direction, and a plurality of separators 2 interposed between battery cells 1 adjacent to each other.
- the power supply device 100 shown in the figure is configured by alternately stacking a plurality of battery cells 1 and separators 2 to form a battery stack 9, and a pair of end plates 6 is disposed at both ends of the battery stack 9.
- the end plates 6 are fastened by bind bars 7 disposed on both sides of the battery stack 9.
- the battery cell 1 is a rectangular secondary battery whose width is wider than its thickness, and is stacked in the thickness direction to form a battery stack 9. Although not shown, the battery cell 1 is a non-aqueous electrolyte battery in which the battery case is made of metal.
- the battery cell 1 which is a non-aqueous electrolyte solution battery is a lithium ion secondary battery.
- a power supply device using a lithium ion secondary battery for the battery cell 1 is characterized in that the charging capacity with respect to the volume and mass of the entire battery cell can be increased.
- the battery cell can also be any other secondary battery such as a nickel hydrogen battery or a nickel cadmium battery.
- an electrode body is housed in a metal battery case whose outer shape is a rectangular shape, and the electrolyte solution is filled.
- the metal battery case can be made of aluminum or an aluminum alloy.
- the battery case includes an outer can that is formed by pressing a metal plate in a cylindrical shape that closes a bottom, and a sealing plate that airtightly closes an opening of the outer can.
- the battery cells 1 having a rectangular outer shape are a main surface 1A extending in the width direction, which is an opposing surface of the battery cells 1 stacked on each other, and an outer surface extending in the thickness direction, located on both sides of the battery cells 1 It comprises a bottom surface 1D which is a bottom side surface of the bottomed outer can and a top surface 1C which is a sealing plate which closes the opening of the outer can.
- the vertical direction refers to the vertical direction of the battery cell 1 shown in the drawing, that is, the bottom side of the outer can is downward, and the sealing plate side is upward.
- the left and right direction is the width direction of the main surface of the battery cell
- the front and back direction is the stacking direction of the battery cell.
- the battery cell 1 positive and negative electrode terminals 11 are provided at both ends of the sealing plate, and a gas discharge portion 12 is provided between the positive and negative electrode terminals 11.
- the gas discharge unit 12 is configured to open when the internal pressure of the battery case rises to a predetermined value or more, and to discharge the gas inside.
- the battery cell 1 can stop the increase in internal pressure of the battery case by opening the gas discharge unit 12.
- the power supply device 100 may have the gas discharge duct 15 for exhausting the gas discharged from the gas discharge part 12 of the battery cell 1 to the outside on the top of the battery stack 9. it can.
- the separators disposed between the adjacent battery cells 1 in order to prevent the battery cases of the stacked battery cells 1 from contacting and shorting each other. Since 2 has the insulation property, a short circuit between adjacent battery cells 1 can be effectively prevented. In particular, the separator 2 can effectively prevent a short circuit between the electrode terminals 11 on the terminal surface and a short circuit with the outside by providing insulation to a portion covering the outer peripheral surface of the battery cell 1. Furthermore, in the battery cell, the surface of the battery case may be covered with an insulating film, or the battery case may be insulatingly coated.
- the surface of the battery case excluding the terminal surface of the battery cell may be thermally welded and covered with a shrink tube of PET resin or the like.
- the insulation of the battery cell can be further enhanced, a short circuit due to condensation and the like can be reliably prevented, and high reliability can be realized.
- the separator 2 is a spacer disposed between the battery cells 1 to be stacked, and is interposed between the battery cells 1 adjacent to each other.
- a perspective view and an exploded perspective view of the separator 2 are shown in FIG. 3 and FIG.
- the separators 2 shown in these figures are inserted into the insulating separator frame 3 forming the defining space 5 surrounded by the frame and the defining space 5 surrounded by the separator frame 3 and are adjacent to each other.
- a separator core 4 disposed between them.
- the separator 2 includes the separator frame 3 and the separator core 4 as separate members, and is connected to each other in a state where the separator core 4 is inserted into the defined space 5 of the separator frame 3.
- the separator frame 3 is manufactured by molding an insulating member, for example, a plastic into a predetermined shape. As described above, the separator frame 3 having the insulating property can effectively prevent a short circuit between the electrode terminals 11 on the terminal surface and a short circuit with the outside. Further, the separator core 4 is also preferably molded into a predetermined shape by plastic or the like so as to have insulation. Thus, the separator core 4 which has insulation can prevent effectively the short between the adjacent battery cells 1. However, as described above, since the battery cell 1 can be insulated by covering the surface of the battery case with an insulating film or the like, the separator core is not necessarily required to have insulation.
- the separator frame 3 and the separator core 4 can be separately manufactured as separate members, the separator frame 3 and the separator core 4 can also be manufactured using different materials.
- the separator frame 3 may be made of plastic and the separator core 4 may be made of metal. Therefore, in the present embodiment, the separator frame 3 and the separator core 4 are formed of a material having optimum heat resistance, rigidity, thermal conductivity and the like in accordance with the capacity and type of the battery cell 1, and the ideal separator 2 can be obtained. realizable.
- the separator frame 3 is formed in a frame shape along the outer shape of the rectangular battery cell 1 and has a peripheral wall 30 that covers the outer peripheral surface of the battery cell 1.
- the peripheral wall 30 is shaped along the outer periphery of the main surface 1A of the battery cell 1, and the peripheral surface excluding the main surface 1A is covered with the peripheral wall 30 .
- the peripheral wall portion 30 of the separator frame 3 shown in the figure has a side wall 30B partially covering the outer side surface 1B on both sides of the battery cell 1, an upper surface wall 30C partially covering the upper surface 1C which is the upper surface, and a bottom surface And a bottom wall 30D partially covering 1D.
- the peripheral wall portion 30 connects both ends of the upper surface wall 30C and the lower surface wall 30D by the side surface wall 30B so that the entire shape is a rectangular frame shape.
- the separator frame 3 has an inner shape in which the battery cells 1 can be inserted from the main surface side, and the outer peripheral surface of the battery cells 1 inserted inside is held by the peripheral wall portion 30 to prevent positional deviation between adjacent battery cells 1 I am trying to do it.
- the separator frame 3 in the figure covers approximately half of the outer surface 1B and the bottom surface 1D of the battery cell 1 inserted inside with the side wall 30B and the lower surface wall 30D.
- the separator frame 3 partially covers the top surface 1C of the battery cell 1 with the upper surface wall 30C, and provides the openings 30x and 30y for exposing the electrode terminals 11 and the gas discharge portion 12 to adjacent battery cells 1
- the top face 1C of each other is covered.
- the separator frame 3 is preferably formed of, for example, a hard plastic in order to realize rigidity to hold the outer peripheral surface of the battery cell 1 to be stacked.
- a hard plastic for example, polycarbonate can be used as such a plastic.
- the rigidity of the separator frame 3 can also be improved by mixing glass fiber with plastic materials, such as a polycarbonate, and shape
- Separator core 4 is a plate having a size substantially equal to that of main surface 1A of opposing battery cell 1.
- the separator core 4 is inserted into an intermediate portion of the separator frame 3 in the stacking direction of the battery cells 1 and divides the defined space 5 surrounded by the separator frame 3 into two.
- the plate-shaped separator core 4 is preferably disposed on the inner surface of the frame-shaped separator frame 3 without a gap. Thus, burning and spreading between adjacent battery cells 1 can be suppressed.
- the separator core 4 is preferably formed of a flame retardant material, for example, a flame retardant plastic, in order to suppress heat conduction between adjacent battery cells 1 to prevent thermal runaway.
- a flame retardant material for example, a flame retardant plastic
- plastic for example, polycarbonate and polypropylene can be used.
- the heat resistance of the separator core 4 can be improved by sticking a heat insulating sheet on the surface, or by applying a flame retardant paint, etc., and burnout prevention can be realized. That is, the separator core 4 can also be added with functions such as heat resistance and insulation by a sheet material laminated on the surface, a paint applied on the surface, and the like. In addition, since it is not necessary to necessarily form the separator core 4 with a plastic, you may comprise the separator core 4 by a heat insulation sheet.
- the plate-like separator core 4 is disposed in a vertical posture with respect to the peripheral wall portion 30 at the middle of the front and rear of the separator frame 3.
- the demarcated space 5 surrounded by the separator frame 3 is divided into two by the separator core 4, and the battery storage portions 50 for partially storing the battery cells 1 are provided on both sides of the separator core 4.
- the depth (h) of the battery storage portion 50 is approximately 1 ⁇ 2 of the thickness (d) of the battery cell 1, and the outer peripheral surface of the battery cell 1 stored in the battery storage portion 50
- the substantially half surface is covered with the peripheral wall portion 30.
- the separator 2 is disposed between two adjacent battery cells 1, in other words, one battery cell 1 is sandwiched by two separators 2 from both sides to cover the entire outer peripheral surface of the battery cell 1.
- the separator frame 3 and the separator core 4 which are separately formed are connected to each other as follows, and the separator 2 having the battery storage portion 50 on both sides is formed. That is, the separator core 4 is disposed at a fixed position in the middle portion of the separator frame 3 by the connection structure shown below and is connected to each other.
- the separator core 4 inserted into the defined space 5 of the separator frame 3 is connected to the separator frame 3 with a locking structure, or fixed by adhesion, ultrasonic welding or the like and arranged at a fixed position.
- the insertion opening 31 is opened in the lower surface wall 30D of the separator frame 3, and the plate-like separator core 4 is allowed to pass through the insertion opening 31 It can also be an inserted structure.
- the separator cores 4A, 4B, 4C shown in FIGS. 4 to 6 have different thicknesses. Specifically, the separator core 4B shown in FIG. 5 is formed thinner than the separator core 4A shown in FIG. 4, and the thickest portion of the separator core 4C shown in FIG. 6 is formed thicker than the separator core 4A shown in FIG. ing.
- the separators 2A, 2B, 2C shown in these figures have the same structure of the separator frame 3A, and by inserting the separator cores 4A, 4B, 4C having different thicknesses into the separator frame 3A of the same structure, The depth (h) of the battery stack portion 50 is adjusted so that battery cells 1 having different thicknesses (d) can be ideally stacked.
- the separator core 4 changes the thickness as a plate formed to a predetermined thickness, and as shown in FIG. 6, the plate main body 4a formed to a constant thickness.
- the thickness can also be changed by laminating the spacer 4b on the surface of.
- the separator core 4C shown in FIG. 6 is made thicker than the separator core 4A by sticking a thinly-formed spacer 4b on the surface of the separator core 4A shown in FIG.
- This structure can easily adjust the thickness of the separator core 4.
- a spacer 4b a plate material or sheet material excellent in heat resistance and heat insulation, for example, a resin plate material, non-combustible paper, a fiber sheet carrying powder having high heat insulation properties such as silica airgel, etc. It can be used. Therefore, the structure in which the thickness of the separator core 4 is adjusted by the plate material or sheet material laminated on the surface is obtained by laminating the sheet material or plate material of the optimum characteristics according to the characteristics of the battery cell 1 Can be added.
- the separator core 4C shown in FIG. 6 has the outer peripheral portion of the opposite surface facing the battery cell 1 as a contact portion 44 and closely contacts the outer peripheral portion of the main surface 1A of the battery cell 1, and has a concave shape in the central portion of the opposite surface A recessed central recess 45 is provided.
- the separator core 4 ⁇ / b> C allows the central recess 45 to absorb swelling of the battery cell 1 that expands due to charging.
- the separator core 4C of FIG. 6 is provided with a non-contact portion 46 not in contact with the main surface 1A of the battery cell 1 opposed along the outer peripheral edge of the surface opposed to the battery cell 1.
- the separator core 4C shown in the figure is provided with a noncontacting portion 46 along the upper end portion, the lower end portion, and both side edge portions opposed to the four sides of the main surface 1A of the battery cell 1.
- the non-contact portion 46 is formed by forming a stepped portion which is formed one step lower outside the contact portion 44 at the outer peripheral edge portion of the separator core 4C.
- the outer peripheral edge of the adjacent battery cell 1 is strongly pressed in a state where the battery stack 9 is fastened in the stacking direction and strongly clamped from the both end faces, and the end of the battery cell 1 is broken And the end of the battery cell 1 can be prevented from being deformed.
- the non-contacting portion can be provided only in the region facing the upper end portion and / or the lower end portion of the battery cell.
- the separator core 4C shown in FIG. 6 is formed by attaching the thin ring-shaped spacer 4b to the surface of the square plate main body 4a along the main surface 1A of the battery cell 1
- a contact portion 44 in contact with the main surface 1A of the battery cell 1, a central recess 45 formed in the central portion, and an outer peripheral edge are formed on the surface facing the battery cell 1 while the thickness is increased.
- a noncontact portion 46 is provided.
- the separator core may be integrally formed of resin in a shape having a contact portion, a central recess, or a non-contact portion on the surface facing the battery cell.
- the separator core 4C of FIG. 6 is provided with one central recess 45 recessed in a central portion, but the separator core can also be provided with a plurality of holes on the surface.
- the plurality of holes can be provided in a predetermined arrangement.
- the holes may be formed uniformly on the entire surface of the separator or may be partially formed.
- the plurality of holes may be provided so as to increase the density of the holes in the central portion of the separator, in addition to making the provided density uniform. This is to make the heat insulation more effective when the battery cell is thermally runaway. In general, when the battery cell thermally runs away, the central portion of the battery case's outer case expands, and this portion particularly presses the separator core to facilitate heat transfer.
- the heat insulation performance of the central portion of the separator can be enhanced by air thermal insulation.
- the flexibility of the separator is partially improved accordingly, and it is expected that the function of absorbing the deformation is also exhibited.
- the separator frame 3A shown in FIGS. 3 to 6 has an insertion opening 31 formed in the upper surface wall 30C of the separator frame 3A in order to insert the separator cores 4A, 4B and 4C having different thicknesses through the insertion opening 31.
- the size is such that the thickest separator core 4C can be inserted.
- the separator cores 4A, 4B and 4C shown in FIGS. 4 to 6 are provided at the upper end thereof with a closing portion 41 for closing the insertion opening 31 without a gap on both sides.
- the closed portion 41 shown in the drawing is a ridge extending in a hook shape along the upper ends of the separator cores 4A, 4B, 4C.
- the separator frame 3A extends vertically from both ends of the insertion opening 31 along the inner surface of the side wall 30B so that the separator cores 4A, 4B, 4C inserted from the insertion opening 31 can be arranged at fixed positions in the defined space 5.
- the guide part 32 which extends to is provided.
- the plate-like separator cores 4A, 4B, 4C are disposed along the guide portion 32 provided on the side wall 30B with the both sides as the guide ridges 42 and arranged in the middle portion of the separator frame 3A.
- the guide portion 32 in FIGS. 3 to 6 is a guide slit 32A opened up and down along the center line of the side wall 30B.
- the separator frame 3A shown in FIGS. 3 to 6 is provided with protruding pieces 30E by causing both end portions of the upper surface wall 30C to protrude outward from the side wall 30B, and the upper end of the guide slit 32A and the insertion opening 31 are provided by this protruding piece 30E. It reinforces the connection part of the both ends of. More precisely, the upper end of the guide slit 32A is opened and connected to both ends of the insertion opening 31, and while guiding the guide ridges 42 of the separator core 4A, 4B, 4C to this upper end opening, the separator core 4 Is inserted into the insertion opening 31 so that the separator core 4 can be disposed at a fixed position in the middle portion of the separator frame 3.
- the guide ridges 42 shown in FIGS. 3 to 6 are provided with the locking hooks 47 at the upper end portions, so that they can be connected to the separator frame 3A by the locking structure.
- the separator frame 3A shown in FIGS. 3 to 6 is the upper end portion of the guide slit 32A, and the engaging hook 47 is engaged with the lower surface of the protruding piece 30F to engage the inserted separator cores 4A, 4B, 4C. It is made to be able to connect with the stop structure.
- the guide portion 32 may be a guide groove 32B formed on the inner side surface along the center line of the side wall 30B of the separator frame 3B.
- the guide ridges 42 are slid along the guide grooves 32B to insert the separator cores 4A, 4B, 4C.
- the separator frame 3B shown in FIG. 7 is an upper end portion of the guide groove 32B and is provided with a locking portion 37 for locking the locking hook 47 in the vicinity of the opening edge at both ends of the insertion opening 31.
- the locking portion 37 shown in the figure is a through hole penetrating the side wall 30B.
- the separator frame 3B locks the locking hook 47 provided on the guide ridge 42 to the locking portion 37, and connects the separator cores 4A, 4B, and 4C with the locking structure.
- the separator cores 4A, 4B, 4C shown in FIGS. 3 to 6 are provided with the insertion convex portions 43 projecting downward from the lower surface.
- the separator cores 4A, 4B, 4C are positioned at fixed positions with respect to the separator frames 3A, 3B by inserting the insertion convex portions 43 into the insertion portions 33 provided on the lower surface wall 30D of the separator frames 3A, 3B. While being able to connect.
- one side of the side wall 30B of the separator frames 3A and 3B (in the figure, so that the separators 2 adjacent to each other can be connected at a fixed position.
- the connection recess 34 is provided on the front side, and the connection protrusion 35 guided to the connection recess 34 is formed on the opposite side (rear side in the drawing) of the side wall 30B.
- the separator 2 is connected at a fixed position by guiding the connecting convex portion 35 of one separator 2 to the connecting concave portion 34 of the other separator 2 in a state where the battery cells 1 are sandwiched between the separators 2 adjacent to each other. .
- the separators 2A, 2B, 2C configured by inserting the separator cores 4A, 4B, 4C into the demarcated space 5 surrounded by the separator frame 3A in a frame shape are as shown in FIGS.
- the thickness (d1, d2, d3) of the battery cell 1 is different, the battery cell 1 to be stacked is adjusted by adjusting the thickness (t1, t2, t3) of the separator cores 4A, 4B, 4C used.
- the center-to-center distance (D) can be made constant, and the width (H) of the separator frame 3 can be made uniform.
- the dimensions of the closed portion 41 and the insertion convex portion 43 of the separator cores 4A, 4B, 4C are the same, so the same separator frame 3A holds the separator cores 4A, 4B, 4C of different thicknesses. It can be done.
- the battery stacks 9A, 9B, and 9C shown in FIGS. 8 to 10 are based on the thickness (d1) of the battery cell 1X shown in FIG. 8, and the thickness (d2) of the battery cell 1Y in FIG.
- the case where the thickness (d3) of the battery cell 1Z is thinner than the battery cell 1 of FIG. 8 is shown in FIG. 10, respectively.
- the thickness (t) of the separator core 4 is the thickness (d) of the battery cell 1 used, and the desired inter-cell distance (D) of the battery cells 1 stacked on one another And the battery cells 1 to be stacked can be arranged at a predetermined interval (D).
- the thickness of the separator core 4 according to the thickness (d) of the battery cell 1 By selecting the distance (t), the center-to-center distance (D) of the battery cell 1 can be made constant.
- bus-bar 13 which connects electrode terminal 11 comrades of adjacent battery cell 1
- bus-bar 13 can be unified without designing separately for every power supply device, and manufacturing cost can be reduced.
- the center-to-center distance of the battery cells 1 can be made constant, the entire length of the entire power supply device can be made constant between the power supply devices 100 in which the number of battery cells 1 to be stacked is equal. Therefore, the externally attached members such as the bind bar 7 connected to the side surface of the battery stack 9 and the gas exhaust duct 15 disposed on the upper surface side of the battery stack 9 are separately provided as members for attaching the power supply device 100 externally. It can unify and reduce the manufacturing cost without designing.
- the separator core 4 can be replaced with respect to the separator frame 3, not only the thickness (d) of the battery cell 1 used but also the type and capacity of the battery cell 1
- the separator core 4 can be variously changed in consideration of its material and function.
- the battery stack 9 in which the plurality of battery cells 1 are stacked is a battery according to the portion to be stacked, that is, according to the region of the battery stack 9 in which the plurality of battery cells 1 are stacked. It is also possible to change the separator core 4 sandwiched in the cell 1.
- a separator can also be set as the structure which inserts a separator core in the left-right direction with respect to a separator frame.
- the separator frame opens the insertion opening of the separator core in the side wall, and the inner surface of the upper surface wall and the lower surface wall is provided with a guide portion for guiding the upper end portion and the lower end portion of the separator core serving as a guide ridge.
- the center distance (D) between the battery cells to be stacked can be made constant by selecting the thickness of the separator core according to the thickness of the battery cell to be used according to the specifications of the power supply device. .
- the separators 2D and 2E shown in FIGS. 11 to 13 have a structure in which the separator cores 4D and 4E are inserted in and connected to the separator frame 3D in the front-rear direction.
- the separator cores 4D and 4E shown in FIGS. 12 and 13 are inserted from the front into the separator frame 3D, and the separator cores 4D and 4E are arranged inside the separator frame 3D. .
- the outer shapes of the separator cores 4D and 4E facing the main surface 1A of the battery cell 1 are substantially the same as the inner shape of the peripheral wall 30 of the separator frame 3D. It makes it possible to arrange 4D and 4E without gaps. Further, in the separators 2D and 2E shown in FIGS. 12 and 13, the four sides of the separator cores 4D and 4E are directed outward in order to position the separator cores 4D and 4E inserted inside the separator frame 3D. While providing the insertion convex part 43 which protrudes, the insertion recessed part 36 for guiding this insertion convex part 43 is provided in four sides of separator frame 3D.
- the separators 2D and 2E guide the insertion convex portion 43 protruding from the outer peripheral surface of the separator cores 4D and 4E to the insertion concave portion 36 provided in the peripheral wall portion 30 of the separator frame 3D, thereby separating the separator cores 4D and 4E. It can be connected to a 3D fixed position.
- the separators 2D and 2E shown in FIGS. 12 and 13 are connected to one side of the peripheral wall 30 of the separator frame 3D (the front in the drawing in order to connect the separators 2 adjacent to each other in a fixed position).
- the connection recess 34 is provided on the side, and the connection protrusion 35 guided to the connection recess 34 is formed on the opposite side (the rear side in the drawing).
- the connecting recess 34 is provided in the center on the front side of the pair of side walls 30B, the lower wall 30D, and the top wall 30C, and the separator is inserted into the connecting recess 34 in the center on the rear side.
- a connecting convex portion 35 is provided.
- the separator frame 3D shown in the figure inserts the insertion convex portions 43 provided on both side surfaces and the lower surface of the separator cores 4D and 4E by deeply forming the connection concave portion 34 provided in the pair of side wall 30B and the lower surface wall 30D.
- An insertion recess 36 is formed.
- This structure is characterized in that the overall length of the insertion convex portion 43 connected to the both side walls 30B and the lower wall 30D of the separator frame 3 can be increased.
- an insertion recess 36 formed shorter than the connection recess 34 is formed at the bottom of the connection recess 34 provided in the upper surface wall 30C.
- the overall length of the insertion recess 36 formed in the bottom of the connection recess 34 of the separator frame 3D can be shorter than that of the connection recess 34.
- a plurality of insertion recesses formed shorter than the connection recess 34 may be provided.
- the separator frame 3D shown in the figure has an opening 30y for exposing the gas discharge part 12 of the battery cell 1 in the area of the central portion of the connection convex part 35 projecting backward from the upper surface wall 30C and the upper surface wall 30C. It is provided open.
- the separator cores 4D and 4E shown in FIGS. 11 to 13 have different thicknesses. Specifically, the separator core 4E shown in FIG. 13 is formed thicker than the separator core 4D shown in FIG.
- the separators 2D and 2E have the same structure of the separator frame 3D, and by inserting the separator cores 4D and 4E having different thicknesses into the separator frame 3D having the same structure, the depth of the battery laminated portion 50 is obtained.
- battery cells 1 having different thicknesses (d) can be ideally stacked. Therefore, the batteries 2D and 2E are also stacked by changing the thickness (t) of the separator core 4 according to the thickness (d) of the battery cell 1 used according to the specifications of the power supply device 100.
- the center-to-center distance (D) of the cell 1 can be made constant.
- the dimensions of the insertion projections 43 of the separator cores 4D and 4E are the same depending on the position where they are provided, so that the thickness of the separators 3D Different separator cores 4D, 4E can be held.
- the separator 2F shown in FIG. 14 and FIG. 15 has a structure in which the rectangular separator core 4F is press-fit into the frame-shaped separator frame 3F.
- FIG. 15 shows a state in which the separator core 4F is inserted obliquely from above into the separator frame 3F, and the separator core 4F is pressed into the inside of the separator frame 3F.
- the outer shape of the separator core 4F facing the main surface 1A of the battery cell 1 can be made substantially equal to the inner shape of the peripheral wall portion 30 of the separator frame 3F, and the separator core 4F can be arranged without a gap with respect to the separator frame 3F. It is like that.
- the separator 2F shown in FIGS. 14 and 15 has the insertion convex portion 43 projecting downward on the lower surface of the separator core 4F and the insertion concave portion 33 for guiding the insertion convex portion 43 as the lower surface of the separator frame 3 It is provided on the wall 30D. Further, the separator 2F shown in the figure is provided with locking convex portions 48 projecting outward on both side surfaces of the separator core 4F, and the locking portions 38 for guiding the locking convex portions 48 are of the separator frame 3F. It is provided on the inner surface of the side wall 30B.
- the locking convex portion 48 shown in the drawing is an inclined convex portion having an inclined surface which is inclined in the press-fitting direction of the separator core 4F.
- the locking portion 38 shown in the drawing is a locking hole penetrating the side wall 30B.
- the locking convex portion can be a curved convex portion whose surface is a curved surface, for example, a spherical shape, and the locking portion can be a locking concave portion capable of guiding the locking convex portion.
- the above separator 2F inserts the separator core 4F along the inner surface of the side wall 30B of the separator frame 3F, and the insertion convex portion 43 protruding from the lower surface of the separator core 4F is shown by arrow A in FIG.
- the protruding locking projection 48 is guided to the locking portion 38 provided on the side wall 30B of the separator frame 3F to connect the separator core 4F to the fixed position of the separator frame 3F.
- the separator 2F of FIG. 14 guides the insertion convex portion 43 projecting from the upper surface of the separator core 4F to the insertion concave portion 36 provided on the upper surface wall 30C of the separator frame 3F, thereby positioning the upper surface side of the separator core 4F. I am trying to do it.
- the separator core 4F in the drawing is provided with the closing part 41 by causing the insertion convex part 43 protruding from the upper surface to protrude in the front side of the drawing.
- the separator 2F covers the bottom of the insertion recess 36 with the closing portion 41 and guides the insertion protrusion 43 to the insertion recess 36 provided on the front side of the upper surface wall 30C.
- An opening 30y for exposing the gas discharger 12 is formed.
- the separator should be provided with a locking projection on the upper surface of the separator core, and a locking section for guiding the locking protrusion on the inner surface of the upper surface wall to position the upper surface of the separator core. You can also.
- the center of the battery cell 1 to be stacked is also obtained by changing the thickness (t) of the separator core 4F according to the thickness (d) of the battery cell 1 to be used according to the specifications of the power supply device 100.
- the distance (D) can be made constant.
- the separators 2 in which the separator core 4 is disposed at a fixed position in the middle portion of the separator frame 3 are stacked on one another in a state of guiding the battery cells 1 to the battery storage unit 50 formed on both sides.
- the plurality of rectangular battery cells 1 and the plurality of separators 2 are alternately stacked in the thickness direction of the battery cells 1 to form a battery stack 9.
- the plurality of battery cells 1 are stacked so that the top surfaces 1C on which the electrode terminals 11 are provided are located on the same plane, and the outer surfaces 1B on both sides are located on the same plane.
- the bus bars 13 of the metal plate are connected to the positive and negative electrode terminals 11 of the adjacent battery cells 1, and the plurality of battery cells 1 are connected in a predetermined arrangement.
- the power supply device 100 can connect the adjacent battery cells 1 in series to increase the output voltage to increase the output, and can connect the adjacent battery cells 1 in parallel to increase the charge / discharge current.
- twelve battery cells 1 are stacked, and these battery cells 1 are connected in two straight and two parallel.
- the present invention does not specify the number of battery cells 1 constituting the battery stack and the connection state thereof.
- End separator 14 In the power supply device 100 of FIG. 2, the end plate 6 is disposed outside the battery cells 1 disposed at both ends of the battery stack 9 via the end separator 14. As shown in FIGS. 8 to 10, end separator 14 is stacked between battery cell 1 and end plate 6 arranged at both ends of battery stack 9, to insulate battery cell 1 and end plate 6 from each other. doing. That is, in order to insulate the metal end plate 6 and the battery cell 1 at both ends of the battery stack 9, the insulating end separator 14 is interposed between the battery cell 1 and the end plate 6.
- the end separator 14 is made of an insulating material such as plastic as the separator 2 is. In this structure, while the end plate 6 is made of metal, the battery cells 1 of which the battery case is made of metal can be laminated by being insulated by the end separator 14 having insulation.
- the end separator 14 has a structure similar to that of the separator 2 described above, that is, a separator frame 3X forming a defined space 5 surrounded by a frame shape, and a separator core 4X inserted in the defined space 5 surrounded by the separator frame 3X. And a structure.
- the battery cell 1 stacked at the end of the battery stack 9 is inserted into one battery storage portion 50 of the defined space 5 divided by the separator core 4 X, and the other storage portion 51 is an end Store the plate 6.
- the separator core 4 ⁇ / b> X connected to the separator frame 3 ⁇ / b> X can be appropriately selected according to the size and the characteristics of the battery cells 1 stacked as the battery stack 9.
- the end separator 14 is provided with a separator core 4X substantially equal in size to the main surface 1A of the battery cell 1 and the end plate 6, and the separator core 4X It is laminated between the plates 6 to insulate them.
- the end separator 14 also has the battery cells 1 disposed at both ends of the battery stack 9 by adjusting the thickness of the separator core 4X according to the thickness of the battery cells 1 to be stacked. The distance between the end plate 6 and the end plate 6 can be adjusted to a predetermined distance.
- End plate 6 The end plates 6 are disposed at both ends of the battery stack 9.
- the end plate 6 is connected to the bind bar 7, pressurizes the battery stack 9 from both end surfaces, and fixes each battery cell 1 of the battery stack 9 in a pressurized state with a predetermined clamping pressure.
- the outer shape of the end plate 6 is substantially equal to the outer shape of the battery cell 1, and the bind bar 7 is connected to both sides to fix the battery stack 9 in a pressurized state and does not deform.
- the end plates 6 connect the bind bars 7 to both sides to be in close contact with the surface of the battery cell 1 and fix the battery cell 1 in a pressurized state with a uniform pressure.
- the bind bars 7 are disposed on both sides of the battery stack 9, connect the end plates 6 at both ends of the battery stack 9, and stack the plurality of battery cells 1 in the stacking direction. Fix it under pressure.
- the bind bar 7 is manufactured by pressing a metal plate.
- the bind bar 7 includes a side plate portion 71 disposed on the side surface of the battery stack 9 and a fixing portion 72 disposed on both end portions of the side plate portion 71 and on the outer end surface of the end plate 6.
- the fixing portions 72 are fixed to the both sides of the end plate 6 via set screws 16.
- the bind bar 7 is provided with an opening 70 on the inner side excluding the outer peripheral edge of the side plate portion 71.
- a rectangular peripheral plate 71A is provided at the outer peripheral edge of the side plate 71, and the inside of the peripheral plate 71A is an opening 70.
- the middle portion of the rectangular peripheral plate portion 71A is vertically connected by the connecting bar 71B, and the peripheral plate portion 71A is reinforced by the connecting bar 71B.
- a plurality of openings 70 are provided inside 71A.
- a power supply device 200 according to Embodiment 2 of the present invention is shown in a perspective view of FIG.
- the power supply device 200 shown in this figure is interposed between a plurality of rectangular battery cells 1 stacked in the thickness direction and the battery cells 1 adjacent to each other, and a cooling gap 8 is formed between the battery cells 1.
- separators 2G and 2H that form the In the power supply device 200 a plurality of battery cells 1 and separators 2 are alternately stacked to form a battery stack 9.
- a pair of end plates 6 is disposed at both ends of the battery stack 9, and a pair of end plates 6 are disposed.
- the plates 6 are fastened by bind bars 7 disposed on both sides of the battery stack 9.
- the power supply device 200 includes air ducts 17 on both sides of the battery stack 9, and forcibly blows the cooling gas to the cooling gap 8 through the air duct 17 to configure the battery cells 9. It is set as the structure which cools 1.
- the same components as those of the first embodiment can be employed for members other than the separator 2 and the air duct 17, the same reference numerals are given in FIG. 16 and the detailed description is omitted. .
- the separators 2G and 2H shown in FIGS. 17 to 19 pass a cooling gas such as air to the separator cores 4G and 4H sandwiched between the battery cell 1 and the separators.
- a cooling gap 8 is provided.
- the separator cores 4G and 4H of the separators 2G and 2H shown in FIGS. 18 and 19 are formed in a zigzag shape in cross section and extend in the left-right direction with the main surface 1A, which is the surface of the opposing battery cell 1.
- a plurality of rows of cooling gaps 8 are provided parallel to one another. Both ends of the cooling gap 8 are opened on both sides of the battery stack 9, and the cooling gas supplied from one side is discharged to the opposite side to cool the battery cell 1.
- a plurality of grooves 49 are provided in the separator cores 4G and 4H, and a cooling gap 8 is provided between the separators 4G and 4H and the battery cell 1.
- a plurality of grooves 49 are provided in parallel with each other at predetermined intervals.
- grooves 49 are provided on both sides, and a plurality of cooling gaps 8 are provided between the adjacent battery cells 1 and the separator cores 4G and 4H. This structure can effectively cool the battery cells 1 stacked on both sides by the cooling gas blown to the cooling gaps 8 formed on both sides of the separator cores 4G and 4H.
- the separator core may be provided with a groove only on one side, and a cooling gap may be provided between the battery cell and the separator core.
- the separators 2G and 2H are provided on the side walls 30B on both sides of the separator frame 3G so as to open blowing openings 39 for blowing the cooling gas into the cooling gap 8.
- the separators 2G and 2H shown in FIGS. 17 to 19 have a structure in which the separator cores 4G and 4H are inserted in the left-right direction with respect to the separator frame 3G.
- the separator frame 3G of the figure opens the insertion opening 31 of the separator cores 4G and 4H in one side wall 30B (the side wall 30B on the left side in the figure).
- the separator frame 3G shown in the drawing has a slit extending vertically in the side wall 30B, and this slit has an insertion opening 31 having a shape and a size that can pass through the separator cores 4G and 4H.
- the separator frame 3G also opens slits extending vertically in the opposite side wall 30B (right side wall 30B in the figure).
- This slit can insert the tip of the separator cores 4G and 4H, but The shape and size can not pass through. Accordingly, the pair of slits opened in the both side walls 30B of the separator frame 3G is also used as the air blowing opening 39 for blowing the cooling gas into the cooling gap 8.
- the separator frame 3G of FIG. 18 and FIG. 19 has the thickest dimension of the insertion opening 31 opened in the side wall 30B in order to insert the separator cores 4G and 4H having different thicknesses through the insertion opening 31.
- the size is such that the separator core 4H can be inserted.
- the separator core 4G shown in FIG. 18 is provided at both ends with a closing portion 41 for closing the insertion opening 31 without a gap on both sides.
- the closed portions 41 shown in the figure are provided as ridges extending in a hook shape at both ends of the separator core 4 ⁇ / b> G excluding the groove 49.
- the separator cores 4G and 4H shown in FIGS. 18 and 19 can be inserted along the guide portions 32 provided on the upper surface wall 30C and the lower surface wall 30D of the separator frame 3G with the upper and lower end portions as the guide ridges 42. .
- a guide slit 32A is provided in the upper surface wall 30C
- a guide groove 32B is provided in the lower surface wall 30D.
- the guide ridges 42 shown in the figure form step portions 42a for positioning at the top and bottom on the tip side in the insertion direction, and contact the step portions 42a with positioning portions 30a provided at the opposing portion of the separator frame 3G.
- the insertion positions of the separator cores 4G and 4H are specified.
- the guide ridges 42 shown in the figures are provided with locking hooks 47 that project up and down on the upper and lower sides on the rear end side in the insertion direction, and prevent the separator cores 4G and 4H inserted in the separator frame 3G from coming off doing.
- the separator core which forms a cooling gap with the battery cell is inserted in the lateral direction with respect to the separator frame, but as described above, the structure in which the separator core is inserted in the vertical direction with respect to the separator frame It can also be done. In this case, it is necessary to expose both ends of the groove formed in the separator core from the separator frame.
- this separator has an insertion opening in the upper surface wall, and has a structure in which the separator core is inserted from this insertion opening, and a ventilation opening is opened in the side wall on both sides, and both ends of the cooling gap are externally Exposed to
- the separator frame can also be used as a guide portion for guiding the separator core to a fixed position by forming the air-blowing openings opened in the side walls on both sides into a slit shape extending vertically.
- separator cores 4G and 4H shown in the figure are provided with non-contacting portions 46 not in contact with main surface 1A of opposing battery cell 1 along the end portions facing top surface 1C and bottom surface 1D of battery cell 1 There is.
- the non-contact portion 46 is formed by forming thin upper and lower end portions of the separator cores 4G and 4H.
- the separator core can also be provided with a non-contacting portion only at one of the upper and lower sides.
- the separator core may be provided with non-contacting portions extending in the vertical direction along the outer surface of the battery cell at the left and right ends.
- the separator cores 4G and 4H have different thicknesses. Specifically, the separator core 4H shown in FIG. 19 is formed thicker than the separator core 4G shown in FIG. By forming the separator core 4H shown in FIG. 19 so as to be thicker than the separator core 4G shown in FIG. 18, the groove 49 is formed deep to widen the cooling gap 8. However, the separator core can also have a constant groove depth regardless of the thickness.
- the separators 2G and 2H shown in these figures have the same structure of the separator frame 3G, and by inserting the separator cores 4G and 4H having different thicknesses into the separator frame 3G having the same structure, the battery laminated portion 50 is obtained.
- the depth (h) of the battery pack 1 is adjusted so that battery cells 1 having different thicknesses (d) can be ideally stacked. Therefore, even when the thickness (d) of the battery cell 1 to be used is different for each power supply device 200, the thickness (t) of the separator core 4 should be selected according to the thickness (d) of the battery cell 1 Thus, the center-to-center distance (D) of the battery cells 1 can be made constant, and the entire length of the entire power supply device can be made constant in the power supply devices 200 that make the number of the battery cells 1 stacked equal.
- the bind bar 7 connected to the side surface of the battery stack 9 as a member for attaching the power supply apparatus 200 externally, the gas exhaust duct 15 disposed on the upper surface side of the battery stack 9, and the side surface of the battery stack 9
- the manufacturing cost can be reduced by unifying the external members such as the air duct 17 and the like without individually designing them.
- the bind bar 7 is provided with an opening 70 on the inner side excluding the outer peripheral edge of the side plate portion 71 so that the cooling gas can be blown to the inside of the battery stack 9.
- the openings 70 of the bind bar 7 shown in the figure are opened opposite to the air flow openings 39 opened on both sides of the battery stack 9.
- the power supply device 200 for cooling the battery cell 1 via the cooling gas blown into the cooling gap 8 formed between the battery cells 1 has the air blowing opening 39 opened in the side surface of the battery stack 9.
- the air flow ducts 17 for letting the cooling gas pass are provided on both sides of the battery stack 9 so as to pass through.
- the air ducts 17 are disposed on both sides of the battery stack 9, and blow the cooling gas forced to be blown into the inside from the air openings 39 of the battery stack 9 to the cooling gap 8.
- the air duct 17 is shaped to cover the opening 70 of the bind bar 7 and is hollow.
- the air ducts 17 shown in FIG. 16 are disposed on both sides of the battery stack 9, and one air duct 17 is used as a supply side duct 17A, and the other air duct 17 is used as an exhaust side duct 17B. After passing the cooling gas supplied thereto from the cooling gap 8, the exhaust gas is exhausted from the exhaust duct 17B.
- the blower duct 17 is connected to a blower (not shown) for forcedly blowing the cooling gas, and the cooling gas is forcedly blown through the blower.
- FIG. 20 shows a perspective view of a power supply apparatus 300 according to Embodiment 3 of the present invention
- FIG. 21 shows an exploded perspective view thereof.
- the power supply apparatus 300 shown in these figures has a plurality of rectangular battery cells 1 stacked in the thickness direction and the battery cells 1 adjacent to each other.
- the battery stack 9 is formed by alternately stacking a plurality of separators 2 interposed in the battery stack, but the power supply device 300 opens the lower surface of the battery stack 9 and heats the cooling plate 21 in this portion.
- the battery cells 1 which are connected in a conductive state to constitute the battery stack 9 are cooled.
- the power supply device 300 includes a cooling plate 21 disposed below the battery stack 9.
- the separator 2I having a structure for exposing the bottom surface 1D of the battery cell 1 and the members other than the members for connecting the cooling plate 21 to the battery stack 9 in the thermal coupling state are the first embodiment. The same components as in FIG. 20 can be adopted, and in FIG. 20 and FIG.
- the separator 2I shown in FIGS. 22 and 23 is open at the bottom surface side of the battery cell 1, and a cooling plate disposed below the battery stack 9 with the bottom surface 1D of the battery cell 1 exposed from the opening. It makes it possible to conduct heat to 21.
- a heat conduction member 22 is sandwiched between the battery stack 9 and the cooling plate 21 in order to improve the heat conduction between the battery cell 1 and the cooling plate 21.
- the heat conducting member 22 is, for example, a sheet or plate having flexibility and cushioning properties and having excellent heat conducting properties.
- the heat conducting member 22 is sandwiched between the battery stack 9 and the cooling plate 21, and one surface is in close contact with the surface of the battery stack 9 and the other surface is in close contact with the surface of the cooling plate 21.
- the battery stack 9 and the cooling plate 21 are disposed in an ideal thermal coupling state.
- the power supply device 300 cools the plurality of battery cells 1 from the bottom side via a cooling plate 21 cooled by a refrigerant, a coolant, or the like. Therefore, in the separator 2I shown in the figure, the heat conducting member 22 can be disposed in the opening provided on the bottom surface.
- the separator 2I shown in FIGS. 22 and 23 releases the bottom surface side of the battery cell 1 in order to expose the bottom surface 1D of the battery cell 1.
- the separator frame 3I of the separator 2I shown in the figure partially opens the lower surface side of the peripheral wall 30 along the outer periphery of the battery cell 1 to provide an opening 30H, and from the opening 30H, the bottom surface 1D of the battery cell 1 Is exposed.
- the separator frame 3I shown in FIGS. 22 and 23 has an inner shape in which the battery cells 1 can be inserted, and the plurality of battery cells 1 can be stacked at predetermined positions in a straight line by preventing positional deviation between adjacent battery cells 1 It is like that.
- the separator frame 3I in the figure is a side wall 30B covering the outer side surface 1B of the battery cell 1 as a peripheral wall 30 along the outer periphery of the battery cell 1, and an upper surface wall 30C covering a part of the top surface 1C of the battery cell 1 And projecting pieces 30F that cover both end portions of the bottom surface 1D of the battery cell 1 are integrally formed.
- the separator frame 3I has a U-shape whose entire shape is open at the lower side, and has a structure in which the bottom surface 1D of the battery cell is exposed from the lower opening 30H. Further, in the separator frame 3I shown in the figure, the central portions of the left and right projecting pieces 30F are connected by the connecting bar 30G to hold the entire shape in a frame shape. Thus, the separator frame 3I in which the four sides are connected can strengthen the whole.
- the separator frame 3I covers the top surface 1C of the adjacent battery cells 1 so as to expose the electrode terminal 11 and the gas discharge portion 12 while partially covering the top surface 1C of the battery cell 1 with the upper surface wall 30C. ing.
- an opening 30H for exposing the bottom surface 1D of the battery cell 1 is provided on the bottom surface 1D side of the separator frame 3I.
- the separator 2I of FIG. 23 is provided with protruding pieces 30F covering both ends of the bottom surface 1D of the battery cell 1 connected to the lower end of the side wall 30B, and is a portion between the pair of protruding pieces 30F.
- the bottom surface 1D of the battery cell 1 is exposed with the front and rear of the connecting bar 30G as the opening 30H.
- the protruding piece 30F provided at the lower end of the separator 2I holds the corner portion of the lower end of the battery cell 1 inserted into the separator frame 3I in a fixed position, and is interposed between the cooling plate 21 and the battery cell 1
- the battery cell 1 is insulated from the cooling plate 2131.
- the separator core 4I is inserted from the insertion opening 31 opened in the upper surface wall 30C of the separator frame 3I.
- the defined space 5 is divided into front and rear battery storage units 50.
- this separator 2I can be variously changed in thickness and material of the separator core 4I inserted into the separator frame 3I, and can be made an optimum separator for a battery cell. That is, this separator 2I also adjusts the depth (h) of the battery laminated portion 50 by inserting the separator core 4 having a different thickness into the separator frame 3I of the same structure, and the thickness (d) Different battery cells 1 can be ideally stacked.
- the center distance (D) of the stacked battery cells 1 can be made constant to make the entire length of the entire power supply device constant, and the side surface of the battery stack 9 as a member for attaching the power supply device 300 externally.
- Externally attached members such as the bind bar 7 to be connected and the gas exhaust duct 15 disposed on the upper surface side of the battery stack 9 and the cooling plate 21 disposed below the battery stack 9 and the heat conducting member 22 individually It can unify and reduce manufacturing cost without designing.
- the cooling plate 21 cools the battery cell 1 with a coolant circulating inside.
- the cooling plate 21 is made of a metal plate such as aluminum or an aluminum alloy excellent in heat conduction characteristics.
- the cooling plate 21 is provided with a coolant circulation path 24 inside.
- the circulation path 24 is connected to the cooling mechanism 25 to cool the cooling plate 21.
- the cooling plate 21 is disposed on the bottom of the battery stack 9 in a thermally coupled state.
- the cooling plate 21 can also be disposed on the side surface of the battery stack 2.
- the power supply device 300 shown in the figure is configured to cool all the battery cells 1 as a rectangular metal plate having an outer shape of the cooling plate 21 equal to or slightly larger than the bottom shape of the battery stack 9.
- a metal pipe is inserted into the inside of a metal plate to provide a cavity, or a cavity is provided therein, and a coolant circulation path 24 is provided inside.
- the battery stack 9 having the opening at the bottom is connected to the upper surface of the cooling plate 21 via the heat conducting member 22 disposed at the opening.
- the battery stack 9 is fixed to the cooling plate 21 via a fixing bolt 23 penetrating the end plate 6 up and down.
- the end plate 6 is provided with an insertion hole 6a which penetrates the end plate 6 up and down at the center of the upper surface, and the fixing bolt 23 inserted into the insertion hole 6a is connected to the cooling plate 21. .
- two insertion holes 6a are provided apart from each other in the central portion. Therefore, the cooling plate 21 is provided with a connecting hole 21 a at a position facing the insertion hole 6 a of the end plate 6 with a distance from the connecting hole 21 a for screwing the fixing bolt 23.
- FIG. 24 shows a perspective view of a power supply apparatus 400 according to Embodiment 4 of the present invention
- FIG. 25 shows an exploded perspective view of the separator 2 used in the power supply apparatus 400.
- the power supply device 400 shown in FIG. 24 uses the separator 2J having the heat exchange plate 60 as the separator core 4J as the separator 2 disposed between the battery cells 1.
- the power supply device 400 of FIG. 24 has a supply pipe 63A and an exhaust pipe connected to the connection portion 62 of the heat exchange plate 60 in order to circulate the cooling fluid for cooling the battery cell 1 to each heat exchange plate 60.
- a pipe 63 composed of 63B and a cooling mechanism 25 connected to each heat exchange plate 60 via the pipe 63 to circulate the coolant through each heat exchange plate 60 are provided.
- the same components as those of the first embodiment can be employed for members other than the separator 2, and in FIG. 24, the same reference numerals are given and detailed description thereof will be omitted.
- the separator 2 ⁇ / b> J shown in FIG. 25 uses the heat exchange plate 60 as the separator core 4 ⁇ / b> J sandwiched between the battery cells 1.
- the separator 2J shown in FIG. 25 has a structure in which the heat exchange plate 60 which is the separator core 4J is inserted in the left-right direction with respect to the separator frame 3J.
- the separator frame 3J of FIG. 25 has the insertion opening 31 of the separator core 4J opened in one side wall 30B (the side wall 30B on the left side in the figure), similarly to the separator frame 3G shown in FIGS. There is.
- the separator frame 3J in the figure has a slit 64 extending in the vertical direction in the side wall 30B, and the slit 64 has an insertion opening 31 having a shape and a size that can pass through the separator core 4J.
- the separator frame 3J shown in the figure opens a slit 64 extending vertically in the opposite side wall 30B (the side wall 30B on the right in the figure), this slit 64 can insert the tip of the separator core 4J, The shape and size can not pass through the whole.
- the heat exchange plate 60 is fixed at the middle position of the separator frame 3J by fitting the both ends of the heat exchange plate 60 which is the separator core 4J to the pair of slits 64 opened in the both side walls 30B. It can be fixed while being positioned on the However, the separator frame can be provided with a slit only at one of the side walls to make an insertion opening, or a slit can be provided at the lower wall to make an insertion opening.
- the heat exchange plate 60 is disposed on the main surface 1A of the battery cell 1 in a thermally coupled state, and cools the battery cell 1 by circulating a coolant inside. As shown in FIG. 25, the heat exchange plate 60 is provided with a circulation passage 61 for circulating the cooling liquid inside. In the heat exchange plate 60, a metal pipe is inserted into the inside of a metal plate to provide a cavity, or a cavity is provided therein, and a coolant circulation passage 61 is provided inside.
- the heat exchange plate 60 shown in the figure protrudes outward from the side surface of the heat exchange plate 60 as a coupling portion 62 with pipes connected to both ends of the circulation path 61. As shown in FIG.
- one side of the pair of connecting portions 62 is connected to the coolant supply pipe 63A and the other side is connected to the coolant discharge pipe 63B on the side surface of the battery stack 9.
- Each heat exchange plate 60 is connected to the cooling mechanism 25 via a pair of pipes 63.
- the heat exchange plate 60 uses a metal plate such as aluminum or an aluminum alloy excellent in heat conduction characteristics in order to efficiently conduct the heat energy of the battery cell 1 to the coolant.
- a metal plate such as aluminum or an aluminum alloy excellent in heat conduction characteristics
- the surface of the battery cell 1 is covered and insulated with an insulating film or the like.
- the surface of the heat exchange plate may be insulated by resin coating the surface of the heat exchange plate or applying an insulating paint.
- the heat exchange plate 60 of FIG. 25 is configured such that the upper and lower edge portions can be inserted as guide ridges 42 along the guide portions 32 provided on the upper surface wall 30C and the lower surface wall 30D of the separator frame 3J.
- guide grooves 32B are provided on the inner surfaces of the upper surface wall 30C and the lower surface wall 30D.
- heat exchange plate 60 shown in FIG. 25 is provided with non-contacting portion 46 not in contact with main surface 1A of opposing battery cell 1 along the end portion facing top surface 1C and bottom surface 1D of battery cell 1 There is.
- the noncontact portion 46 is formed by forming the upper and lower end portions of the heat exchange plate 60 thin. As shown in FIG.
- the heat exchange plate 60 in which the upper and lower end portions are thinner than the central portion to provide the guide ridges 42 and the non-contact portions 46 is, for example, a metal pipe serving as the circulation path 62 disposed inside
- the metal plate 61A is stacked and fixed on both sides of a possible hollow core 61B, and the upper and lower end portions of the middle core 61B are made to project more than the metal plate 61A. It is possible to form a guide ridge 42 and a noncontact portion 46 at the end portion, which is formed thinner than the central portion.
- the heat exchange plate can be formed by pressing a metal plate or can be formed by casting.
- the power supply device which arranges separator 2J which makes separator core 4J into heat exchange plate 60 between battery cells 1 is provided with separator 2J provided with heat exchange plate 60 between all the battery cells 1 laminated.
- the battery cell 1 can be cooled most effectively by arranging the
- the power supply device does not necessarily have to arrange the separator 2J having the heat exchange plate 60 between all the battery cells 1, and arranges the separator 2J having the heat exchange plate 60 only at a specific position of the battery stack 9.
- the separator 2J including the heat exchange plate 60 and the separator core having another material or structure, for example, the separator 2K including the separator core 4K made of an insulating material may be used in combination.
- the separator 2K including the separator core 4K made of an insulating material
- the power supply device 400 effectively brings all the battery cells 1 into contact with the heat exchange plates 60 by arranging the separators 2 J including the heat exchange plates 60 between the battery cells 1 connected in parallel to each other. Between the battery cells 1 connected in series with each other, a separator 2K including a separator core 4K made of an insulating material is disposed to short-circuit the battery cells 1 having a voltage difference. It has a structure to prevent this reliably.
- the power supply apparatus can realize an ideal structure using the optimum separator 2 according to the application by variously changing the separator core 4 according to the number of battery cells 1 to be stacked and the connection state. .
- the cooling liquid is circulated to the heat exchange plate 60 and the cooling plate 21 to cool the battery cell 1, but the heat exchange plate 60 and the cooling plate 21 Alternatively, the battery cell 1 can be heated by circulating a heating liquid instead of the cooling liquid. According to this configuration, it is possible to improve the deterioration of the performance of the battery cell 1 at low temperature by heating the battery cell 1 in a low temperature state in cold regions, cold mornings of winter, and the like.
- the heating liquid can be circulated through the heat exchange plate 60 and the circulation paths 61 and 24 of the cooling plate 21 by providing the heating mechanism instead of the cooling mechanism 25 described above.
- the cooling mechanism 25 can be combined with the heating mechanism by being provided with the temperature control mechanism capable of heating as well as cooling.
- the separator 2 using a metal member excellent in heat conduction as the separator core 4 has the heat conduction plate 65 as the battery cell using the separator core 4 as the heat conduction plate 65.
- the heat conduction plate 65 can be disposed on the main surface 1A of the first embodiment in a thermally coupled state, and the heat conduction plate 65 can be configured to include a heat dissipation portion 66 disposed outside the peripheral wall portion 30 of the separator frame 3.
- the separators 2L, 2M, 2N shown in FIGS. 26 to 28 are provided with heat transfer plates 65 for the separator cores 4L, 4M, 4N sandwiched between the battery cells 1 in order to effectively cool the battery cells 1.
- the separators 2L, 2M, 2N shown in the figure have a structure in which a heat conduction plate 65, which is a separator core 4L, 4M, 4N, is vertically inserted into the separator frame 3L.
- the separator frame 3L in the figure has an insertion opening 31 for the separator cores 4L, 4M, 4N opened in the lower surface wall 30D.
- the illustrated separator frame 3L has an insertion opening 31 having a shape and a size that can pass through the separator cores 4L, 4M, 4N in the middle portion of the lower surface wall 30D, and the separator cores 4L, 4M, which are heat conductive plates 65. 4N is inserted into the insertion opening 31 from the lower side to the upper side.
- the separator may have a structure in which the insertion opening is opened in the side wall of the separator frame and the separator core which is a heat conduction plate is inserted in the left-right direction.
- the heat conduction plate 65 is disposed on the main surface 1A of the battery cell 1 in a thermally coupled state, thermally conducts the heat of the battery cell 1 to the heat dissipation portion 66, and dissipates the heat to the outside.
- the heat conduction plate 65 shown in FIGS. 26 to 28 is inserted into the defining space 5 of the separator frame 3L, and is disposed outside the peripheral wall 30 of the main body 65X disposed in the middle of the peripheral wall 30 and the separator frame 3L. And a heat radiating portion 66 disposed.
- the heat conduction plate 65 shown in the figure has an inverted T-shape in cross section, and a plate-like portion disposed on the lower surface of the lower surface wall 30D is a heat dissipation portion 66.
- the heat conduction plate 65 uses a metal plate 67 such as aluminum or an aluminum alloy excellent in heat conduction characteristics in order to thermally conduct the heat energy of the battery cell 1 efficiently.
- the heat conduction plate 65 shown in the figure is arranged such that the region facing the main surface 1A of the battery cell 1 can be disposed on the main surface 1A of the battery cell 1 in a thermally coupled state as a main plate portion 67A formed of the metal plate 67. ing.
- the metal plate 67 bends the end of the peripheral wall 30 that protrudes to the outside into an L shape, and this bent piece 67B is used as the heat dissipation portion 66.
- 26 to 28 is provided with the guide ridges 42 at the left and right side edge portions so that it can be inserted along the guide portions 32 provided on the both side walls 30B of the separator frame 3L.
- a guide groove 32B is provided on the inner surface of the side wall 30B.
- the heat conduction plate 65A shown in FIG. 26 is formed by bending one metal plate 67 to form the entire shape in an inverted T shape.
- the heat conductive plate 65A is formed by folding the rectangular metal plate 67 at the central portion to form the main body plate portion 67A stacked on one another, and bending the both ends of the metal plate 67 outward to form the bent portion.
- the heat radiating portion 66 is formed by the piece 67B.
- a stepped portion 67C is provided at the boundary between the lower end of the main body plate portion 67A and the bent piece 67B to form a closed portion 41 fitted in the insertion opening 31 of the separator frame 3L.
- the heat conducting plate 65A has a longer overall length of the main plate portion 67A than the total length of the bent piece 67B which is the heat radiating portion 66 and the stepped portion 67C which is the closing portion 41.
- the side edge portion of the guide frame 32L can be guided to the guide portion 32 of the separator frame 3L as a guide ridge 42 projecting in the left-right direction.
- the step portion can be omitted and the lateral width of the main body plate portion and the heat dissipation portion can be equal.
- the heat conduction plate 65A described above can make the battery housing portion deep by making the thickness of the separator core 4L thin while forming a simple structure in which the metal plate 67 is bent. Further, although not shown, heat conduction between adjacent battery cells can also be suppressed by sandwiching the heat-resistant sheet between the main body plate portions 67A stacked on each other.
- Heat conduction plate 65B In order to form the heat conduction plate 65B shown in FIG. 27 thicker than the above-mentioned heat conduction plate 65A, a sheet of metal is formed by bending into a rectangular wave so that the cross sectional view becomes substantially reverse T-shaped. A plate 67 and an intermediate plate 68 inserted in the middle of the metal plate 67 are provided.
- the metal plate 67 shown in the figure has a shape in which the upper ends of the two main body plate parts 67A facing the main surfaces 1A of the battery cells 1 arranged on both sides of the separator core 4M are connected in a U shape by connecting parts 67D. A gap for inserting the intermediate plate portion 68 is formed between the two main body plate portions 67A.
- the intermediate plate 68 inserted between the opposing main body plate portions 67A is provided with the guide ridges 42 protruding outward on both sides, and the guide ridges 42 protrude outside the side edges of the metal plate 67. Then, the guide portion 32 received on the side wall 30B of the separator frame 3L is guided.
- the intermediate plate 68 is, for example, a plate formed of a flame retardant material, or a plate having excellent heat resistance, so that heat conduction between the adjacent battery cells 1 is effectively prevented, and The heat generation is effectively conducted by conducting heat from the main body plate portion 67 to the heat radiating portion 66 so as to dissipate the heat.
- the heat conducting plate 65C shown in FIG. 28 has a structure in which two metal plates 67 are stacked and fixed on both sides of the insulating intermediate plate 68.
- a metal plate 67 bent in an L-shape in cross section is laminated on both surfaces of the intermediate plate 68, and a heat radiation portion 66 bent outward at the lower end of the main body 65X.
- the heat conduction plate 65C of this structure can insulate the metal plates 67 arranged on both surfaces of the intermediate plate 68 by the intermediate plate 68, so that a short circuit between the adjacent battery cells 1 can be effectively prevented.
- the intermediate plate 68 can also be a thermal insulator. By thermally insulating the two metal plates 67, the intermediate plate 68 can effectively cool the battery cells 1 while suppressing the transfer of heat between the battery cells 1.
- the heat conduction plate 65C shown in FIG. 28 is provided with a non-contact portion 46 not in contact with the main surface 1A of the battery cell 1 opposed along the end facing the top surface 1C of the battery cell 1.
- the non-contact portion 46 is formed by thinly molding the upper end portion of the heat conduction plate 65C.
- the non-contact portion 46 not in contact with the main surface 1A of the battery cell 1 is provided by adjusting the size of the metal plate 67 stacked on both surfaces of the intermediate plate 68. be able to.
- the heat conducting plate 65 described above has an inverted T-shape as a whole.
- the heat conduction plate 65 having this shape is characterized in that the area of the heat dissipation portion 66 can be increased.
- the heat conducting plate may have an L-shaped cross-sectional shape. The heat conduction plate of this shape can be easily manufactured by bending a single metal plate.
- the heat conduction plate 65 metal plates 67 are disposed on both sides of the separator cores 4L, 4M and 4N so that both sides can be disposed on the main surface 1A of the battery cell 1 in a thermally coupled state.
- the battery cells 1 arranged on both sides of the separator cores 4L, 4M, 4N can be cooled efficiently.
- the heat conduction plate can also arrange a metal plate only on one side of the separator core. The heat conduction plate can reliably insulate adjacent battery cells, for example, by laminating a metal plate on one side surface of the insulating intermediate plate.
- the thickness of the separator cores 4L, 4M, 4N is adjusted by variously changing the thickness and the shape of the metal plate 67 and the intermediate plate 68 which constitute the heat conduction plate 65 in the above separators 2L, 2M, 2N. Can. That is, these separators 2L, 2M, 2N also adjust the depth (h) of the battery laminated portion 50 by inserting the separator cores 4L, 4M, 4N having different thicknesses into the separator frame 3L having the same structure. Thus, battery cells 1 having different thicknesses (d) can be ideally stacked.
- the separator cores 4L, 4M, 4N are used as the heat conduction plate 65, and the separators 2L, 2M, 2N provided with the heat radiating portion 66 outside the separator frame 3L are dissipated by the heat radiating portion 66 disposed outside.
- the battery cell 1 can be cooled efficiently.
- the separators 2L, 2M, 2N of this structure are further thermally coupled to the cooling plate 21 disposed on the surface of the battery stack 9 by thermally coupling the heat radiation portion 66 of the heat conduction plate 65.
- the battery cell 1 can be cooled effectively. Power supply device 500 shown in FIG.
- the cooling plate 21 does not have to be disposed on the bottom of the battery stack 9 but can be disposed on the side of the battery stack 9.
- the separator inserts the heat conduction plate which is the separator core from the insertion opening opened in the side surface of the separator frame, and thermally couples the heat radiating portion disposed on the outer surface of the side wall of the separator frame to the cooling plate Can dissipate heat.
- the heat radiating portion 66 of the heat conducting plate 65 does not necessarily have a heat coupling structure with the cooling plate 21 to radiate heat, and radiates heat from the heat radiating portion disposed on the outer surface of the separator frame into the atmosphere, or It is also possible to thermally couple the bind bar to the heat sink and dissipate the heat through the bind bar.
- the power supply device having a structure in which both surfaces of separator cores 4L, 4M and 4N are disposed thermally coupled to main surface 1A of battery cell 1 to cool battery cell 1, all battery cells 1 to be stacked are stacked.
- the battery cells can be cooled most effectively by arranging the separators 2L, 2M, and 2N provided with the heat conduction plate 65 between them.
- the power supply device does not necessarily have to arrange the separators 2L, 2M, and 2N including the heat conduction plate 65 between all the battery cells 1, and the battery stack is the same as the power supply device 400 of the fourth embodiment. It is also possible to arrange the separators 2L, 2M, 2N provided with the heat conduction plate 65 only at specific positions of nine.
- the separators 2L, 2M, and 2N provided with the heat conducting plate 65 and separators provided with separator cores of other materials and structures can be used in combination.
- the power supply device may have a structure in which separators including a heat conduction plate and separators including a separator core made of an insulating material are alternately arranged. According to this structure, all battery cells can be thermally coupled to the separator core made of the heat conduction plate and effectively cooled while reducing the overall cost.
- a separator including a heat conduction plate is disposed between battery cells connected in parallel with one another to connect these battery cells.
- a separator having a separator core made of an insulating material is disposed between the battery cells connected in series with each other to reliably prevent a short between the battery cells having a voltage difference.
- the power supply device can be suitably used as a power supply device for a plug-in type hybrid electric vehicle, a hybrid type electric vehicle, an electric vehicle or the like capable of switching between the EV travel mode and the HEV travel mode.
- backup power supplies that can be installed in racks of computer servers, backup power supplies for wireless base stations such as mobile phones, storage power supplies for household use and factories, power supplies for street lights, etc., storage devices combined with solar cells, traffic lights It can use suitably also for uses, such as backup power supplies.
- separator frames 4, 5 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, 4G, 4H, 4I, 4J, 4K, 4L, 4M, 4N, 4X ... separator core, 4a ... plate body, 4b ... spacer, 5 ... defined space, 6 ... end Plates 6a insertion holes 7 bind bars 8 cooling gaps 9 battery laminates 11 electrode terminals 12 gas discharge parts 13 bus bars 14 end separators 15 gas discharge ducts 16 ... Set screw, 17 ...
- Discharge pipe 64: slit, 65, 65A, 65B, 65C: heat conduction plate, 65X: main body portion, 66: heat radiating portion, 67: metal plate, 67A: main body plate portion, 67B: bent piece, 67C: step portion, 67D ... connecting part, 68 ... middle plate, 70 ... opening part, 71 ... side plate part, 71 A ... peripheral plate part, 71 B ... connecting bar, 72 ... fixing part
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Abstract
様々な仕様の電池セルに柔軟に対応可能な技術を提供するために、電源装置は、厚さ方向に積層される複数の角型の電池セルと、隣接する電池セル同士の間にそれぞれ介在される複数のセパレータ(2)とを備えている。セパレータ(2)は、枠状に囲まれた画定空間(5)を形成する絶縁性のセパレータ枠(3)と、セパレータ枠(3)で囲まれた画定空間(5)に挿入されて、隣接する電池セル同士の間に配置されるセパレータ芯(4)とを備えている。
Description
本発明は、複数の角型の電池セルをセパレータを介して積層してなる電源装置とこの電源装置に使用されるセパレータに関する。
複数の角型の電池セルを備える電源装置は、一般に複数の角型電池セルを絶縁性のセパレータを介して積層して電池積層体を構成し、この電池積層体の両端面に配置される一対のエンドプレートをバインドバーで締結している(特許文献1参照)。この電源装置は、金属製の電池ケースに電極体を収納してなる電池セルを絶縁性のセパレータを介して積層することで隣接する電池セル間のショートを防止しながら複数の電池セルを積層している。
この種の電源装置は、体積あたりのエネルギー密度や重量あたりのエネルギー密度の高いものが求められており、電源装置を構成する角型電池セルにおいても、体積あたりのエネルギー密度や重量あたりのエネルギー密度の高い電池を採用することが望まれている。
高容量の電池セルや電源装置が開発されていく中で、電源装置での安全性の確保が重要な課題となっている。特に、耐類焼試験では、セパレータの断熱特性が重要になる。セパレータの断熱特性は、セパレータの熱伝導率と厚みによって決まるが、セパレータの厚みは、電源装置の外形寸法にも影響が及ぶため、電源装置の外形・特性を決定付ける重要なパラメータとなる。
高容量の電池セルや電源装置が開発されていく中で、電源装置での安全性の確保が重要な課題となっている。特に、耐類焼試験では、セパレータの断熱特性が重要になる。セパレータの断熱特性は、セパレータの熱伝導率と厚みによって決まるが、セパレータの厚みは、電源装置の外形寸法にも影響が及ぶため、電源装置の外形・特性を決定付ける重要なパラメータとなる。
一方で、電源装置の用途に応じて、例えば、車両に搭載される電源装置においては、各車種の仕様に合わせて電源装置を構成し、外形を合わせこむのは非常に開発効率が悪くなる。このため、標準的なプラットフォームの開発、つまり、電池セル容量に依存しない電源装置の外形寸法を規格化・標準化していく動きが活発化している。
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一は、様々な仕様の電池セルに柔軟に対応可能な技術を提供することにある。
本発明のある態様の電源装置によれば、厚さ方向に積層される複数の角型の電池セルと、隣接する前記電池セル同士の間にそれぞれ介在される複数のセパレータとを備える電源装置であって、前記セパレータは、枠状に囲まれた画定空間を形成する絶縁性のセパレータ枠と、前記セパレータ枠で囲まれた前記画定空間に挿入されて、隣接する前記電池セル同士の間に配置されるセパレータ芯とを備えている。
本発明のある態様のセパレータによれば、厚さ方向に積層される角型の電池セル同士の間に介在されるセパレータであって、枠状に囲まれた画定空間を形成する絶縁性のセパレータ枠と、前記セパレータ枠で囲まれた前記画定空間に挿入されて、隣接する前記電池セル同士の間に配置されるセパレータ芯とを備えている。
上記の電源装置によれば、積層される電池セル同士の間に介在させるセパレータを、枠形状のセパレータ枠にセパレータ芯を挿入して連結する構造とすることで、使用する電池セルの仕様に応じて、材質や厚さの異なるセパレータ芯を選択して採用でき、電池セルの仕様に適した理想的な電源装置を実現できる。また、異なる電源装置間で部材の共通化を図ることが可能となるため、製造コストを低減できる。さらに、従来の電源装置では、複雑な形状のセパレータを樹脂で一体成形して製造していたが、これをセパレータ枠とセパレータ芯に分解することで、成形用金型を簡素化でき製造コストの削減にも寄与できる。
上記のセパレータによれば、積層される電池セル同士の間に介在させるセパレータとして、枠形状のセパレータ枠にセパレータ芯を挿入して連結することで、使用する電池セルの仕様に応じて、材質や厚さの異なるセパレータ枠やセパレータ芯を選択して採用でき、電池セルのサイズや特性に応じたセパレータを実現できる。また、従来のセパレータは、複雑な形状で一体成形されていたところ、これをセパレータ枠とセパレータ芯に分解することで、成形用金型を簡素化でき製造コストの削減にも寄与できる。
本発明のある態様の電源装置は、以下の構成により特定されてもよい。電源装置は、厚さ方向に積層される複数の角型の電池セル1と、隣接する電池セル1同士の間にそれぞれ介在される複数のセパレータ2とを備えている。セパレータ2は、枠状に囲まれた画定空間5を形成する絶縁性のセパレータ枠3と、セパレータ枠3で囲まれた画定空間5に挿入されて、隣接する電池セル1同士の間に配置されるセパレータ芯4とを備えている。
セパレータ2は、セパレータ枠3が角型の電池セル1の外形に沿う形状であって、電池セル1の外周面を被覆する周壁部30を有し、セパレータ芯4は板状であって、電池セル1の積層方向におけるセパレータ枠3の中間部に位置して、周壁部30に対して垂直姿勢で配置され、セパレータ芯4が画定空間5を二分割して、電池セル1を部分的に収納する電池収納部50をセパレータ芯4の両面側に形成するように構成してもよい。
上記構成によれば、プレート状のセパレータ芯を、電池セルの外周面を被覆するセパレータ枠の中間部に配置すると共に、セパレータ芯で画定空間を二分割してセパレータ芯の両面に電池収納部を形成することで、両面に形成される電池収納部に電池セルを部分的に収納して、複数の電池セルをセパレータで位置決めしながら積層できる。
セパレータ2は、電池収納部50の深さ(h)を、電池セル1の厚さ(d)の1/2としてもよい。この構成により、電池セルを挟着する状態でセパレータの対向する電池収納部に電池セルを収納することで、電池セルの両面に積層されるセパレータで電池セルの外周面を効果的に被覆して電池セルを確実に絶縁できる。
セパレータ枠3の周壁部30は、隣接する電池セル1の天面1Cをそれぞれ部分的に被覆する上面壁30Cと、隣接する電池セル1の外側面1Bをそれぞれ部分的に被覆する一対の側面壁30Bとを備えるように構成してもよい。この構成により、隣接する電池セル同士の天面を上面壁で被覆し、外側面を一対の側面壁で被覆することで、電池セルの外周面を効果的に被覆して絶縁できる。
セパレータ枠3の周壁部30は、さらに、隣接する電池セル1の底面1Dをそれぞれ部分的に被覆する下面壁30Dを備えるように構成してもよい。この構成により、隣接する電池セル同士の天面と外側面に加えて底面を下面壁で被覆することで、電池セルの外周面の四方を効果的に被覆して絶縁できる。
セパレータ枠3は、上面壁30Cにセパレータ芯4の挿入開口31を有すると共に、一対の側面壁30Bに挿入開口31から画定空間5に挿入されるセパレータ芯4の両側縁部を案内するガイド部32を備えるように構成してもよい。この構成により、セパレータ枠の上面壁に設けた挿入開口から挿入されるセパレータ芯を、側面壁に設けたガイド部によって画定空間の定位置に配置できる。
また、セパレータ枠3は、下面壁30Dにセパレータ芯4の挿入開口31を有すると共に、一対の側面壁30Bに挿入開口31から画定空間5に挿入されるセパレータ芯4の両側縁部を案内するガイド部32を備えるように構成してもよい。この構成により、セパレータ枠の下面壁に設けた挿入開口から挿入されるセパレータ芯を、側面壁に設けたガイド部によって画定空間の定位置に配置できる。
セパレータ枠3のガイド部32は、側面壁30Bに開口されたガイドスリット32Aまたは側面壁30Bの内面に形成されたガイド溝32Bとしてもよい。この構成により、セパレータ枠の上面壁または下面壁に設けた挿入開口から挿入されるセパレータ芯を、側面壁に設けたガイドスリットまたはガイド溝に沿ってスライドさせながら画定空間の定位置に挿入できる。
また、セパレータ枠3は、側面壁30Bにセパレータ芯4の挿入開口31を有すると共に、上面壁30C及び下面壁30Dに、挿入開口31から画定空間5に挿入されるセパレータ芯4の上端部及び下端部を案内するガイド部32を備えてもよい。この構成により、セパレータ枠の側面壁に設けた挿入開口から挿入されるセパレータ芯を、上面壁及び下面壁に設けたガイド部によって画定空間の定位置に配置できる。
セパレータ枠3のガイド部32は、上面壁30C及び下面壁30Dに開口されたガイドスリット32Aまたは上面壁30C及び下面壁30Dの内面に形成されたガイド溝32Bとしてもよい。この構成により、セパレータ枠の側面壁に設けた挿入開口から挿入されるセパレータ芯を、上面壁及び下面壁に設けたガイド溝またはガイドスリットに沿ってスライドさせながら画定空間の定位置に挿入できる。
セパレータ2は、セパレータ芯4がセパレータ枠3の内形に沿う外形を有し、セパレータ芯4をセパレータ枠3に対して画定空間5の開口部から圧入して画定空間5に配置可能に構成してもよい。さらに、このセパレータ2は、セパレータ芯4が外周面から外側に突出する係止凸部を備えると共に、前記セパレータ枠が係止凸部を案内する係止部を周壁部に設け備えて、係止凸部を係止部に案内してセパレータ芯をセパレータ枠の中間部に配置することが好ましい。
上記構成によると、セパレータ芯をセパレータ枠の画定空間の開口部から圧入して、セパレータ芯をセパレータ枠の内側に配置しながら、セパレータ芯に設けた係止凸部をセパレータ枠に設けた係止部に案内することで、セパレータ芯を画定空間の定位置に固定することができる。
セパレータ2は、セパレータ芯4が外周面から外側に突出する挿入凸部43を備えると共に、セパレータ枠3がこの挿入凸部43を挿入する挿入部33を周壁部30の中間部に備え、挿入凸部43を挿入部33に案内してセパレータ芯4をセパレータ枠3の定位置に連結するように構成してもよい。
上記構成によると、セパレータ芯の外周面に設けた挿入凸部を周壁部の中間部に設けた挿入部に案内することで、セパレータ芯を画定空間の定位置で確実にセパレータ枠に連結することができる。
セパレータ2は、セパレータ芯4がセパレータ枠3の内形に沿う外形を有し、セパレータ芯4をセパレータ枠3に対して電池セル1の積層方向に挿入して画定空間5に配置するように構成してもよい。セパレータ芯4は、外周面から外側に突出する挿入凸部43を備え、セパレータ枠3は、挿入凸部43を案内する挿入凹部36を周壁部30に備えて、挿入凸部43を挿入凹部36に案内してセパレータ芯4をセパレータ枠3の中間部に配置するように構成することが好ましい。
上記構成によると、セパレータ芯をセパレータ枠に対して電池セルの積層方向に挿入しながら、セパレータ芯に設けた挿入凸部をセパレータ枠に設けた挿入凹部に案内することで、セパレータ芯を画定空間の定位置に容易に配置することができる。
セパレータ2は、セパレータ芯4が電池セル1との間に冷却隙間8を形成する溝49を備えて、セパレータ枠3が冷却隙間8に連通される送風開口39を周壁部30に開口するように構成してもよい。この構成によると、セパレータ芯と電池セルとの間に形成される冷却隙間に、セパレータ枠の周壁部に開口された送風開口を通過させて冷却気体を送風して電池セルを空冷できる。
セパレータ2は、セパレータ芯4が電池セル1と対向する対向面の外周部を接触部44として電池セル1の主面1Aの外周部に密接させると共に、対向面の中央部に凹状に窪ませた中央凹部45を設けるように構成してもよい。この構成によると、セパレータ芯の外周部に設けた接触部で電池セルの外周部を押圧しながら、セパレータ芯の中央部に設けた中央凹部で電池セルの中央部分の膨れを吸収できる。
セパレータ2は、セパレータ芯4が、平板状のプレート本体4aの表面にリング形状のスペーサ4bを固定して、電池セル1と対向する対向面に接触部44と中央凹部45とを設ける構成としてもよい。この構成により、セパレータ芯の対向面に、簡単かつ容易に接触部や中央凹部を形成することができる。また、スペーサの厚さを変更することで、セパレータ芯の厚さを簡単に調整できる。
以上の電源装置は、セパレータ芯4が絶縁性をする構成としてもよい。この構成によると、隣接する電池セルの間に絶縁性を有するセパレータ芯を配置することで、隣接する電池セル同士を確実に絶縁して電池セル間におけるショートを防止できる。
さらにまた、以上のセパレータ2では、セパレータ芯4を難燃材で成形するように構成してもよい。この構成によると、セパレータ芯自体の温度上昇に起因するセパレータ芯の損傷を防止することができるので、何れかの電池セルが熱暴走した際における類焼を効果的に防止できる。
セパレータ芯4は、電池セル1の主面1Aに熱結合される熱交換プレートとし、この熱交換プレートが、熱交換液を循環させる循環路を内部に備えるように構成してもよい。この構成によると、隣接する電池セル間に配置される熱交換プレートに熱交換液を循環させることで、この熱交換プレートに熱結合された電池セルを効率よく温度調整できる。この電源装置は、電池セルの温度が高い場合には、熱交換液で電池セルを冷却でき、寒冷地や冬期において電池セルの温度が低い場合には、熱交換液で電池セルを加温することもできる。
セパレータ芯4は、電池セル1の主面1Aに熱結合される熱伝導プレートとし、この熱伝導プレートが、周壁部の外側に配置された放熱部を備えるように構成してもよい。この構成によると、隣接する電池セル間に配置される熱伝導プレートが周壁部の外側に配置される放熱部を備えることで、熱伝導プレートに熱結合された電池セルの発熱を放熱部から外部に放熱させて効率よく冷却できる。
電源装置は、さらに電池積層体9の表面に熱結合状態で配置される冷却プレート21を備えて、熱伝導プレートの放熱部を冷却プレートに熱結合させる構成としてもよい。この構成によると、熱伝導プレートに熱結合された電池セルの発熱を放熱部から冷却プレートに熱伝導させてさらに効率よく冷却できる。
セパレータ2は、セパレータ芯4が、電池セル1の天面1C及び/又は底面1Dと対向する端部に沿って、対向する電池セル1の主面1Aに接触しない非接触部46を設けるように構成してもよい。この構成によると、電池積層体を積層方向に締結して、その両端面から強く挟着する状態においても、セパレータ芯の上端部及び/又は下端部に形成された非接触部によって、隣接する電池セルの端部同士が強く押圧されるのを防止できる。このため、電池セルの上端部及び/又は下端部が強く押圧されて応力が集中するのを回避して、電池セルの端部が破損したり、電池セルの端部が変形したりするのを効果的に防止できる。
さらにまた、電源装置は、隣接する電池セル1同士の間にセパレータ2を介在させて複数の電池セル1を積層して電池積層体9を形成し、さらに、電池積層体9の積層方向の両端面に配置してなる一対のエンドプレート6と、電池積層体9の両側面に配置され、一対のエンドプレート6を締結するバインドバー7とを備えるように構成してもよい。
さらに、本発明のある態様のセパレータは、以下の構成により特定されてもよい。セパレータは、厚さ方向に積層される角型の電池セル1同士の間に介在されるセパレータであって、枠状に囲まれた画定空間5を形成する絶縁性のセパレータ枠3と、セパレータ枠3で囲まれた画定空間5に挿入されて、隣接する電池セル1同士の間に配置されるセパレータ芯4とを備えている。
セパレータ2は、セパレータ芯4の厚さ(t)を、使用される電池セル1の厚さ(d)と、互いに積層される電池セル1の所望のセル間距離(D)との差となるように特定されるように構成してもよい。以上のセパレータは、使用する電池セルの厚さ(d)に応じて、セパレータ枠に挿入するセパレータ芯の厚さを変更することで、積層される電池セルを所定の間隔(D)で配置することができる。これにより、電池積層体に外装部材として固定される部材を同じ寸法とすることができ、その管理等の繁雑さを解消して電源装置の製造にかかる能率を向上でき、製造コストも低減できる。
さらに、セパレータ2は、セパレータ枠3の横幅(H)を、セパレータ芯4の厚さ(t)と、使用される電池セル1の厚さ(d)との和となるように特定されるように構成してもよい。以上のセパレータは、セパレータ枠の横幅(H)を、使用される電池セルの厚さ
(d)とセパレータ芯の厚さ(t)の和となるようにすることで、互いに積層されて電池積層体を形成する複数の電池セルの外周面全体をセパレータ枠で被覆して確実に絶縁できる。
(d)とセパレータ芯の厚さ(t)の和となるようにすることで、互いに積層されて電池積層体を形成する複数の電池セルの外周面全体をセパレータ枠で被覆して確実に絶縁できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
(実施形態1)
本発明の実施形態1に係る電源装置100の斜視図を図1に、その分解斜視図を図2にそれぞれ示す。これらの図に示す電源装置100は、厚さ方向に積層される複数の角型の電池セル1と、互いに隣接する電池セル1同士の間に介在される複数のセパレータ2とを備えている。図に示す電源装置100は、複数の電池セル1及びセパレータ2を交互に積層して電池積層体9を構成しており、この電池積層体9の両端に一対のエンドプレート6を配置し、一対のエンドプレート6を電池積層体9の両側に配置されるバインドバー7で締結している。
本発明の実施形態1に係る電源装置100の斜視図を図1に、その分解斜視図を図2にそれぞれ示す。これらの図に示す電源装置100は、厚さ方向に積層される複数の角型の電池セル1と、互いに隣接する電池セル1同士の間に介在される複数のセパレータ2とを備えている。図に示す電源装置100は、複数の電池セル1及びセパレータ2を交互に積層して電池積層体9を構成しており、この電池積層体9の両端に一対のエンドプレート6を配置し、一対のエンドプレート6を電池積層体9の両側に配置されるバインドバー7で締結している。
(電池セル1)
電池セル1は、厚さに比べて幅が広い角型の二次電池で、厚さ方向に積層されて電池積層体9を構成している。電池セル1は、図示しないが、電池ケースを金属製とする非水系電解液電池である。非水系電解液電池である電池セル1は、リチウムイオン二次電池である。電池セル1にリチウムイオン二次電池を使用する電源装置は、電池セル全体の体積や質量に対する充電容量を大きくできる特長がある。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の他の全ての二次電池とすることもできる。
電池セル1は、厚さに比べて幅が広い角型の二次電池で、厚さ方向に積層されて電池積層体9を構成している。電池セル1は、図示しないが、電池ケースを金属製とする非水系電解液電池である。非水系電解液電池である電池セル1は、リチウムイオン二次電池である。電池セル1にリチウムイオン二次電池を使用する電源装置は、電池セル全体の体積や質量に対する充電容量を大きくできる特長がある。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の他の全ての二次電池とすることもできる。
電池セル1は、外形を角型とする金属製の電池ケースに、電極体を収納して電解液を充填している。金属製の電池ケースは、アルミニウムやアルミニウム合金で製造することができる。電池ケースは、底を閉塞する筒状に金属板をプレス加工している外装缶と、この外装缶の開口部を気密に閉塞している封口板とを備えている。外形を角型とする電池セル1は、互いに積層される電池セル1同士の対向面となる、幅方向に広がる主面1Aと、電池セル1の両側に位置して厚さ方向に広がる外側面1Bと、有底の外装缶の底側の面となる底面1Dと、外装缶の開口部を閉塞する封口板で構成される天面1Cとを備えている。
なお、本明細書において、上下方向は、図で示す電池セル1の上下方向、すなわち、外装缶の底側を下方向、封口板側を上方向とする。また、本明細書において、左右方向は電池セルの主面の幅方向とし、前後方向は電池セルの積層方向とする。
なお、本明細書において、上下方向は、図で示す電池セル1の上下方向、すなわち、外装缶の底側を下方向、封口板側を上方向とする。また、本明細書において、左右方向は電池セルの主面の幅方向とし、前後方向は電池セルの積層方向とする。
さらに、電池セル1は、封口板の両端部に正負の電極端子11を設けており、正負の電極端子11の間にガス排出部12を設けている。ガス排出部12は、電池ケースの内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。この電池セル1は、ガス排出部12の開弁により、電池ケースの内圧上昇を停止することができる。また、電源装置100は、図1の鎖線で示すように、電池セル1のガス排出部12から排出されるガスを外部に排気するガス排出ダクト15を電池積層体9の上面に配置することができる。
以上の電池セル1は電池ケースを金属製とするので、積層される電池セル1の電池ケース同士が接触してショートするのを防止するために、隣接する電池セル1の間に配置されるセパレータ2が絶縁性を有する構成とすることで、隣接する電池セル1同士のショートを有効に防止できる。とくに、セパレータ2は、電池セル1の外周面を被覆する部分に絶縁性を持たせることで、端子面における電極端子11間のショートや外部とのショートを有効に防止できる。さらに、電池セルは、電池ケースの表面を絶縁フィルムで被覆し、あるいは電池ケースを絶縁コーティングする構成としても良い。例えば、PET樹脂等のシュリンクチューブで電池セルの端子面を除く電池ケースの表面に熱溶着させて被覆しても良い。これにより、電池セルの絶縁性をより高めて、結露等による短絡を確実に防止でき、高い信頼性を実現できる。
(セパレータ2)
セパレータ2は、積層される電池セル1の間に配置されるスペーサで、互いに隣接する電池セル1同士の間に介在される。セパレータ2の斜視図と分解斜視図を図3と図4に示す。これらの図に示すセパレータ2は、枠状に囲まれた画定空間5を形成する絶縁性のセパレータ枠3と、セパレータ枠3で囲まれた画定空間5に挿入されて隣接する電池セル1同士の間に配置されるセパレータ芯4とを備えている。セパレータ2は、図4に示すように、セパレータ枠3とセパレータ芯4とを別部材で構成しており、セパレータ枠3の画定空間5にセパレータ芯4を挿入する状態で互いに連結している。
セパレータ2は、積層される電池セル1の間に配置されるスペーサで、互いに隣接する電池セル1同士の間に介在される。セパレータ2の斜視図と分解斜視図を図3と図4に示す。これらの図に示すセパレータ2は、枠状に囲まれた画定空間5を形成する絶縁性のセパレータ枠3と、セパレータ枠3で囲まれた画定空間5に挿入されて隣接する電池セル1同士の間に配置されるセパレータ芯4とを備えている。セパレータ2は、図4に示すように、セパレータ枠3とセパレータ芯4とを別部材で構成しており、セパレータ枠3の画定空間5にセパレータ芯4を挿入する状態で互いに連結している。
セパレータ枠3は、絶縁性を有する部材、例えばプラスチックを所定の形状に成形して製作される。絶縁性を有するセパレータ枠3は、前述のように、端子面における電極端子11間のショートや外部とのショートを有効に防止できる。また、セパレータ芯4も、絶縁性を有するように、好ましくはプラスチック等で所定の形状に成形される。このように絶縁性を有するセパレータ芯4は、隣接する電池セル1間のショートを有効に防止できる。ただ、前述のように、電池セル1は、電池ケースの表面を絶縁フィルム等で被覆して絶縁することができるので、セパレータ芯には必ずしも絶縁性は要求されない。とくに、本実施形態では、セパレータ枠3とセパレータ芯4とを別部材として別々に製造できるので、セパレータ枠3とセパレータ芯4とを異なる材料で製造することもできる。例えば、セパレータ枠3をプラスチック製として、セパレータ芯4を金属製とすることもできる。したがって、本実施形態では、セパレータ枠3及びセパレータ芯4を電池セル1の容量や種類に応じて、耐熱性や剛性、熱伝導率等が最適な材料で成形することで理想的なセパレータ2を実現できる。
(セパレータ枠3)
セパレータ枠3は、角型の電池セル1の外形に沿う枠形状に成形されており、電池セル1の外周面を被覆する周壁部30を有している。図3と図4に示すセパレータ枠3は、周壁部30を電池セル1の主面1Aの外周に沿う形状としており、この周壁部30によって主面1Aを除く外周面を被覆するようにしている。図に示すセパレータ枠3の周壁部30は、電池セル1の両側の外側面1Bを部分的に被覆する側面壁30Bと、上面である天面1Cを部分的に被覆する上面壁30Cと、底面1Dを部分的に被覆する下面壁30Dとを備えている。周壁部30は、上面壁30C及び下面壁30Dの両端を側面壁30Bで連結して全体の形状を方形状の枠形状としている。
セパレータ枠3は、角型の電池セル1の外形に沿う枠形状に成形されており、電池セル1の外周面を被覆する周壁部30を有している。図3と図4に示すセパレータ枠3は、周壁部30を電池セル1の主面1Aの外周に沿う形状としており、この周壁部30によって主面1Aを除く外周面を被覆するようにしている。図に示すセパレータ枠3の周壁部30は、電池セル1の両側の外側面1Bを部分的に被覆する側面壁30Bと、上面である天面1Cを部分的に被覆する上面壁30Cと、底面1Dを部分的に被覆する下面壁30Dとを備えている。周壁部30は、上面壁30C及び下面壁30Dの両端を側面壁30Bで連結して全体の形状を方形状の枠形状としている。
セパレータ枠3は、電池セル1を主面側から挿入できる内形としており、内側に挿入される電池セル1の外周面を周壁部30で保持して隣接する電池セル1同士の位置ずれを阻止するようにしている。図のセパレータ枠3は、内側に挿入される電池セル1の外側面1B及び底面1Dの略半面を側面壁30B及び下面壁30Dで被覆する。また、セパレータ枠3は、上面壁30Cで電池セル1の天面1Cを部分的に覆いつつ、電極端子11やガス排出部12を露出させる開口部30x、30yを設けて、隣接する電池セル1同士の天面1Cを被覆している。
このセパレータ枠3は、例えば、積層される電池セル1の外周面を保持する剛性を実現するために、好ましくは、硬質のプラスチックで成形される。このようなプラスチックとして、例えば、ポリカーボネートが使用できる。また、ポリカーボネート等のプラスチック素材にガラス繊維を混ぜて成形することで、セパレータ枠3の剛性を向上させることもできる。
(セパレータ芯4)
セパレータ芯4は、対向する電池セル1の主面1Aとほぼ等しい大きさの板状である。セパレータ芯4は、電池セル1の積層方向におけるセパレータ枠3の中間部に挿入されて、セパレータ枠3で囲まれた画定空間5を二分割している。板状のセパレータ芯4は、好ましくは、枠形状のセパレータ枠3の内面に隙間なく配置される。これにより隣接する電池セル1間の類焼や延焼を抑制できる。
セパレータ芯4は、対向する電池セル1の主面1Aとほぼ等しい大きさの板状である。セパレータ芯4は、電池セル1の積層方向におけるセパレータ枠3の中間部に挿入されて、セパレータ枠3で囲まれた画定空間5を二分割している。板状のセパレータ芯4は、好ましくは、枠形状のセパレータ枠3の内面に隙間なく配置される。これにより隣接する電池セル1間の類焼や延焼を抑制できる。
セパレータ芯4は、隣接する電池セル1間における熱伝導を抑制して熱暴走を防止するために、好ましくは、難燃材、例えば、難燃性のプラスチックで成形される。このようなプラスチックとして、例えば、ポリカーボネートやポリプロピレンが使用できる。このように、セパレータ芯4を電池セル1に最適な構造とすることで、セパレータ2の断熱性を高め、隣接する電池セル1間を断熱して類焼や延焼を効果的に阻止できる。
さらに、セパレータ芯4は、表面に断熱シートを貼付し、あるいは、難燃性の塗料を塗布する等して、その耐熱特性を向上でき、類焼防止を実現できる。すなわち、セパレータ芯4は、表面に積層されるシート材や表面に塗布される塗料等により、耐熱性や絶縁性等の機能を付加することもできる。なお、セパレータ芯4は、必ずしもプラスチックで形成する必要はないので、セパレータ芯4を断熱シートで構成してもよい。
(電池収納部50)
図3のセパレータ2は、セパレータ枠3の前後の中間に位置して、板状のセパレータ芯4を周壁部30に対して垂直姿勢で配置している。これにより、セパレータ枠3で囲まれた画定空間5をセパレータ芯4で二分割して、電池セル1を部分的に収納する電池収納部50をセパレータ芯4の両面側に設けている。図のセパレータ2は、電池収納部50の深さ(h)を、電池セル1の厚さ(d)のほぼ1/2としており、電池収納部50に収納される電池セル1の外周面の略半面を周壁部30で被覆するようにしている。このセパレータ2は、隣接する2つの電池セル1の間に配置されて、言い換えると2つのセパレータ2で1つの電池セル1を両側から挟み込んで、電池セル1の外周面全体を被覆する。
図3のセパレータ2は、セパレータ枠3の前後の中間に位置して、板状のセパレータ芯4を周壁部30に対して垂直姿勢で配置している。これにより、セパレータ枠3で囲まれた画定空間5をセパレータ芯4で二分割して、電池セル1を部分的に収納する電池収納部50をセパレータ芯4の両面側に設けている。図のセパレータ2は、電池収納部50の深さ(h)を、電池セル1の厚さ(d)のほぼ1/2としており、電池収納部50に収納される電池セル1の外周面の略半面を周壁部30で被覆するようにしている。このセパレータ2は、隣接する2つの電池セル1の間に配置されて、言い換えると2つのセパレータ2で1つの電池セル1を両側から挟み込んで、電池セル1の外周面全体を被覆する。
別部材で構成されるセパレータ枠3とセパレータ芯4は、以下のようにして互いに連結されて両面側に電池収納部50を有するセパレータ2が形成される。すなわち、セパレータ芯4は、以下に示す連結構造によりセパレータ枠3の中間部における定位置に配置されて互いに連結される。なお、セパレータ枠3の画定空間5に挿入されるセパレータ芯4は、セパレータ枠3に対して係止構造で連結され、あるいは接着または超音波溶着等により固定されて定位置に配置される。
[連結例1]
(セパレータ2A、2B、2C)
図3~図6に示すセパレータ2A、2B、2Cは、セパレータ枠3Aに対してセパレータ芯4A、4B、4Cを上下方向に挿入して、セパレータ芯4A、4B、4Cをセパレータ枠3Aの中間部に配置する構造としている。これらの図に示すセパレータ2A、2B、2Cは、セパレータ枠3Aの上面壁30Cにセパレータ芯4を挿入するための挿入開口31を開口しており、板状のセパレータ芯4A、4B、4Cを、挿入開口31に通過させて上方から下方に向かって挿入するようにしている。ただ、セパレータ2は、詳細には後述するが、セパレータ枠3の下面壁30Dに挿入開口31を開口して、板状のセパレータ芯4を、挿入開口31に通過させて下方から上方に向かって挿入する構造とすることもできる。ここで、図4~図6に示すセパレータ芯4A、4B、4Cは、それぞれの厚さが異なっている。具体的には、図5に示すセパレータ芯4Bを図4に示すセパレータ芯4Aよりも薄く成形し、図6に示すセパレータ芯4Cの最厚部を図4に示すセパレータ芯4Aよりも厚く成形している。これらの図に示すセパレータ2A、2B、2Cは、セパレータ枠3Aの構造を等しくしており、同じ構造のセパレータ枠3Aに対して厚さの異なるセパレータ芯4A、4B、4Cを挿入することで、電池積層部50の深さ(h)を調整して、厚さ(d)の異なる電池セル1を理想的に積層できるようにしている。
(セパレータ2A、2B、2C)
図3~図6に示すセパレータ2A、2B、2Cは、セパレータ枠3Aに対してセパレータ芯4A、4B、4Cを上下方向に挿入して、セパレータ芯4A、4B、4Cをセパレータ枠3Aの中間部に配置する構造としている。これらの図に示すセパレータ2A、2B、2Cは、セパレータ枠3Aの上面壁30Cにセパレータ芯4を挿入するための挿入開口31を開口しており、板状のセパレータ芯4A、4B、4Cを、挿入開口31に通過させて上方から下方に向かって挿入するようにしている。ただ、セパレータ2は、詳細には後述するが、セパレータ枠3の下面壁30Dに挿入開口31を開口して、板状のセパレータ芯4を、挿入開口31に通過させて下方から上方に向かって挿入する構造とすることもできる。ここで、図4~図6に示すセパレータ芯4A、4B、4Cは、それぞれの厚さが異なっている。具体的には、図5に示すセパレータ芯4Bを図4に示すセパレータ芯4Aよりも薄く成形し、図6に示すセパレータ芯4Cの最厚部を図4に示すセパレータ芯4Aよりも厚く成形している。これらの図に示すセパレータ2A、2B、2Cは、セパレータ枠3Aの構造を等しくしており、同じ構造のセパレータ枠3Aに対して厚さの異なるセパレータ芯4A、4B、4Cを挿入することで、電池積層部50の深さ(h)を調整して、厚さ(d)の異なる電池セル1を理想的に積層できるようにしている。
セパレータ芯4は、図4及び図5に示すように、所定の厚さに成形された板材として厚さを変更するほか、図6に示すように、一定の厚さに成形されたプレート本体4aの表面に、スペーサ4bを積層して厚さを変更することもできる。図6に示すセパレータ芯4Cは、図4に示すセパレータ芯4Aの表面に、薄く成形されたスペーサ4bを貼着することでセパレータ芯4Aよりも厚くしている。この構造は、セパレータ芯4の厚さを容易に調整できる。このようなスペーサ4bとして、耐熱性や断熱性に優れたプレート材やシート材、例えば、樹脂製のプレート材や不燃紙、シリカエアロゲル等の高い断熱性を有する粉体を担持する繊維シート等が使用できる。したがって、セパレータ芯4の厚さを、表面に積層されるプレート材やシート材で調整する構造は、電池セル1の特性に応じて最適な特性のシート材やプレート材を積層することでその特性を付加できる。
さらに、図6に示すセパレータ芯4Cは、電池セル1と対向する対向面の外周部を接触部44として電池セル1の主面1Aの外周部に密接させると共に、対向面の中央部に凹状に窪ませた中央凹部45を設けている。このセパレータ芯4Cは、充電により膨張する電池セル1の膨れを中央凹部45で吸収できるようにしている。
さらに、図6のセパレータ芯4Cは、電池セル1との対向面の外周縁に沿って対向する電池セル1の主面1Aに接触しない非接触部46を設けている。図に示すセパレータ芯4Cは、電池セル1の主面1Aの4辺と対向する上端部、下端部、及び両側縁部に沿って非接触部46を設けている。この非接触部46は、セパレータ芯4Cの外周縁部において、接触部44の外側に一段低く成形された段差部を形成することで形成される。このセパレータ2Cは、電池積層体9を積層方向に締結してその両端面から強く挟着する状態で、隣接する電池セル1の外周縁部が強く押圧されて、電池セル1の端部が破損したり、電池セル1の端部が変形したりするのを防止できる。ただ、セパレータ芯は、電池セルの上端部及び/又は下端部と対向する領域にのみ非接触部を設けることもできる。
図6に示すセパレータ芯4Cは、電池セル1の主面1Aに沿う四角形状のプレート本体4aの表面に薄いリング状に成形されたスペーサ4bを貼着することでセパレータ芯4Cの最厚部の厚さを厚くすると共に、電池セル1との対向面に、電池セル1の主面1Aに接触する接触部44と、中央部に形成された中央凹部45と、外周縁に沿って形成された非接触部46とを設けている。この構造は、スペーサ4bの形状を種々に変更することで、電池セル1に応じた所望の形状の接触部44や中央凹部45、あるいは非接触部46を簡単に形成できる。ただ、セパレータ芯は、電池セルとの対向面に接触部や中央凹部、あるいは非接触部を有する形状に樹脂で一体成形することもできる。
図6のセパレータ芯4Cは、中央部に凹状に窪んだ一つの中央凹部45を設けているが、セパレータ芯は、表面に複数の穴部を備えることもできる。この複数の穴部は、所定の配列で設けることができる。穴部は、セパレータの全面に均一に形成する他、部分的に形成することもできる。複数の穴部は、設ける密度を均一にする他、セパレータの中央部分で穴部の密度を高めるように設けてもよい。これは、電池セルが熱暴走した場合に、より断熱性を発揮させるためである。一般に電池セルは、熱暴走すると電池セルの外装缶の中央部分が膨張するため、この部分が特にセパレータ芯を押圧して熱が伝わりやすくなる。
そこで、セパレータ芯の中央部分に多くの穴部を形成することで、空気断熱により、セパレータの中央部分の断熱性能を高めることができる。また穴部を多く形成すると、その分だけセパレータの可撓性も部分的に向上し、変形を吸収する作用も奏されることが期待される。
そこで、セパレータ芯の中央部分に多くの穴部を形成することで、空気断熱により、セパレータの中央部分の断熱性能を高めることができる。また穴部を多く形成すると、その分だけセパレータの可撓性も部分的に向上し、変形を吸収する作用も奏されることが期待される。
図3~図6のセパレータ枠3Aは、厚さの異なるセパレータ芯4A、4B、4Cを挿入開口31に通過させて挿入するために、セパレータ枠3Aの上面壁30Cに開口される挿入開口31の大きさを、最も厚いセパレータ芯4Cを挿入できる大きさとしている。また、図4~図6に示すセパレータ芯4A、4B、4Cは、その上端部に、挿入開口31を隙間なく閉塞するための閉塞部41を両面側に突出して設けている。図に示す閉塞部41は、セパレータ芯4A、4B、4C上端縁に沿って鍔状に伸びる凸条としている。
さらに、セパレータ枠3Aは、挿入開口31から挿入されるセパレータ芯4A、4B、4Cを画定空間5の定位置に配置できるように、挿入開口31の両端から側面壁30Bの内面に沿って上下方向に伸びるガイド部32を設けている。板状のセパレータ芯4A、4B、4Cは、両側部をガイド凸条42として、側面壁30Bに設けたガイド部32に沿ってスライドさせてセパレータ枠3Aの中間部に配置するようにしている。図3~図6のガイド部32は、側面壁30Bの中心線に沿って上下に開口されたガイドスリット32Aとしている。
図3~図6に示すセパレータ枠3Aは、上面壁30Cの両端部を側面壁30Bから外側に突出させて突出片30Eを設けており、この突出片30Eによりガイドスリット32Aの上端と挿入開口31の両端の連結部分を補強している。正確には、挿入開口31の両端にはガイドスリット32Aの上端が開口されて連結されており、この上端開口部にセパレータ芯4A、4B、4Cのガイド凸条42を案内しながら、セパレータ芯4を挿入開口31に挿入することで、セパレータ芯4をセパレータ枠3の中間部の定位置に配置できるようにしている。
さらに、図3~図6に示すガイド凸条42は、上端部に係止フック47を設けており、セパレータ枠3Aに対して係止構造で連結できるようにしている。図3~図6に示すセパレータ枠3Aは、ガイドスリット32Aの上端部であって、突出片30Fの下面に係止フック47を係止させて、挿入されるセパレータ芯4A、4B、4Cを係止構造で連結できるようにしている。
ただ、ガイド部32は、図7に示すように、セパレータ枠3Bの側面壁30Bの中心線に沿って内側面に形成されたガイド溝32Bとすることもできる。このセパレータ枠3Bは、ガイド溝32Bに沿ってガイド凸条42をスライドさせてセパレータ芯4A、4B、4Cが挿入される。図7に示すセパレータ枠3Bは、ガイド溝32Bの上端部であって、挿入開口31の両端の開口縁の近傍に係止フック47を係止させる係止部37を設けている。図に示す係止部37は側面壁30Bを貫通する貫通孔としている。このセパレータ枠3Bは、ガイド凸条42に設けた係止フック47を係止部37に係止させて、セパレータ芯4A、4B、4Cを係止構造で連結する。
さらに、図3~図6に示すセパレータ芯4A、4B、4Cは、下面から下方に突出する挿入凸部43を設けている。これらのセパレータ芯4A、4B、4Cは、この挿入凸部43をセパレータ枠3A、3Bの下面壁30Dに設けた挿入部33に挿入することで、セパレータ枠3A、3Bに対して定位置に位置決めしながら連結できるようにしている。
さらに、図3~図6に示すセパレータ枠3A、3Bは、互いに隣接して配置されるセパレータ2同士を定位置で連結できるように、セパレータ枠3A、3Bの側面壁30Bの片側(図においては前方側)に連結凹部34を設けて、側面壁30Bの反対側(図においては後方側)には、連結凹部34に案内される連結凸部35を形成している。このセパレータ2は、互いに隣接するセパレータ2同士で電池セル1を挟着する状態で、一方のセパレータ2の連結凸部35を他方のセパレータ2の連結凹部34に案内して定位置で連結される。
以上のように、セパレータ枠3Aで枠状に囲まれた画定空間5にセパレータ芯4A、4B、4Cを挿入して構成されるセパレータ2A、2B、2Cは、図8~図10に示すように、電池セル1の厚さ(d1、d2、d3)が異なる場合において、使用するセパレータ芯4A、4B、4Cの厚さ(t1、t2、t3)を調整することで、積層される電池セル1の中心間距離(D)を一定にすることができ、かつ、セパレータ枠3の横幅(H)を均一にすることができる。一方、セパレータ芯4A、4B、4Cの閉塞部41や挿入凸部43の寸法は、それぞれ同じ寸法となっているので、同じセパレータ枠3Aによって、厚さの異なるセパレータ芯4A、4B、4Cを保持することができるようになっている。
図8~図10に示す電池積層体9A、9B、9Cは、図8に示す電池セル1Xの厚さ(d1)を基準として、図9では電池セル1Yの厚さ(d2)が図8の電池セル1よりも厚い場合を、図10では電池セル1Zの厚さ(d3)が図8の電池セル1よりも薄い場合をそれぞれ示している。これらの図に示すセパレータ2は、セパレータ芯4の厚さ(t)を、使用される電池セル1の厚さ(d)と、互いに積層される電池セル1の所望のセル間距離(D)との差となるように、すなわち、t=D-dとなるように特定することで、積層される複数の電池セル1を所定の間隔(D)で配置できるようにしている。このように、電源装置100の仕様により、使用する電池セル1の厚さ(d)が電源装置100ごとに異なる場合においても、電池セル1の厚さ(d)に応じてセパレータ芯4の厚さ(t)を選択することで、電池セル1の中心間距離(D)を一定にできる。
このため、隣接する電池セル1の電極端子11同士を接続するバスバー13に同じ規格のものを使用でき、バスバー13を電源装置ごとに個別に設計することなく統一化して製造コストを低減できる。また、電池セル1の中心間距離を一定にできるので、積層する電池セル1の本数を等しくする電源装置100同士において、電源装置全体の全長を一定とすることができる。このため、電源装置100の外付け用の部材として電池積層体9の側面に連結されるバインドバー7や電池積層体9の上面側に配置されるガス排出ダクト15等の外付けの部材を個別に設計することなく統一化して製造コストを低減できる。
さらに、図8~図10に示すセパレータ2は、セパレータ枠3の横幅(H)を、セパレータ芯4の厚さ(t)と、使用される電池セル1の厚さ(d)との和となるように、すなわち、H=d+tとなるように特定している。これにより、互いに積層される複数の電池セル1の外周面全体をセパレータ枠3の周壁部30で被覆できるようにしている。
さらに、本実施形態にかかるセパレータ2では、セパレータ枠3に対してセパレータ芯4を交換できるので、使用する電池セル1の厚さ(d)だけでなく、電池セル1のタイプや容量に応じて、その材質や機能を考慮してセパレータ芯4を種々に変更できる。また、図に示すように複数の電池セル1が積層される電池積層体9は、積層される部位によって、すなわち、多数の電池セル1が積層される電池積層体9の領域に応じて、電池セル1に挟着されるセパレータ芯4を変更することもできる。
[連結例2]
さらに、セパレータは、詳細には後述するが、セパレータ芯をセパレータ枠に対して左右方向に挿入する構造とすることもできる。この場合、セパレータ枠は、側面壁にセパレータ芯の挿入開口を開口すると共に、上面壁及び下面壁の内面には、ガイド凸条となるセパレータ芯の上端部及び下端部を案内するガイド部を設けることができる。このセパレータも、電源装置の仕様により、使用する電池セルの厚さに応じてセパレータ芯の厚さを選択することで、積層される電池セルの中心間距離(D)を一定にすることができる。
さらに、セパレータは、詳細には後述するが、セパレータ芯をセパレータ枠に対して左右方向に挿入する構造とすることもできる。この場合、セパレータ枠は、側面壁にセパレータ芯の挿入開口を開口すると共に、上面壁及び下面壁の内面には、ガイド凸条となるセパレータ芯の上端部及び下端部を案内するガイド部を設けることができる。このセパレータも、電源装置の仕様により、使用する電池セルの厚さに応じてセパレータ芯の厚さを選択することで、積層される電池セルの中心間距離(D)を一定にすることができる。
[連結例3]
(セパレータ2D、2E)
さらに、図11~図13に示すセパレータ2D、2Eは、セパレータ枠3Dに対して前後方向にセパレータ芯4D、4Eを挿入して連結する構造としている。図12と図13に示すセパレータ2D、2Eは、セパレータ枠3Dに対して前方からセパレータ芯4D、4Eを挿入して、セパレータ枠3Dの内側にセパレータ芯4D、4Eを配置する状態を示している。このセパレータ2D、2Eは、電池セル1の主面1Aと対向するセパレータ芯4D、4Eの外形をセパレータ枠3Dの周壁部30の内形と略等しくしており、セパレータ枠3Dに対してセパレータ芯4D、4Eを隙間なく配置できるようにしている。さらに、図12と図13に示すセパレータ2D、2Eは、セパレータ枠3Dの内側に挿入されるセパレータ芯4D、4Eを定位置に配置するために、セパレータ芯4D、4Eの4辺に外側方向に突出する挿入凸部43を設けると共に、この挿入凸部43を案内するための挿入凹部36をセパレータ枠3Dの4辺に設けている。このセパレータ2D、2Eは、セパレータ芯4D、4Eの外周面から突出する挿入凸部43をセパレータ枠3Dの周壁部30に設けた挿入凹部36に案内することで、セパレータ芯4D、4Eをセパレータ枠3Dの定位置に連結できる構造としている。
(セパレータ2D、2E)
さらに、図11~図13に示すセパレータ2D、2Eは、セパレータ枠3Dに対して前後方向にセパレータ芯4D、4Eを挿入して連結する構造としている。図12と図13に示すセパレータ2D、2Eは、セパレータ枠3Dに対して前方からセパレータ芯4D、4Eを挿入して、セパレータ枠3Dの内側にセパレータ芯4D、4Eを配置する状態を示している。このセパレータ2D、2Eは、電池セル1の主面1Aと対向するセパレータ芯4D、4Eの外形をセパレータ枠3Dの周壁部30の内形と略等しくしており、セパレータ枠3Dに対してセパレータ芯4D、4Eを隙間なく配置できるようにしている。さらに、図12と図13に示すセパレータ2D、2Eは、セパレータ枠3Dの内側に挿入されるセパレータ芯4D、4Eを定位置に配置するために、セパレータ芯4D、4Eの4辺に外側方向に突出する挿入凸部43を設けると共に、この挿入凸部43を案内するための挿入凹部36をセパレータ枠3Dの4辺に設けている。このセパレータ2D、2Eは、セパレータ芯4D、4Eの外周面から突出する挿入凸部43をセパレータ枠3Dの周壁部30に設けた挿入凹部36に案内することで、セパレータ芯4D、4Eをセパレータ枠3Dの定位置に連結できる構造としている。
ここで、図12と図13に示すセパレータ2D、2Eは、前述のように、互いに隣接するセパレータ2同士を定位置で連結するために、セパレータ枠3Dの周壁部30の片側(図においては前方側)に連結凹部34を設けて、反対側(図においては後方側)には、連結凹部34に案内される連結凸部35を形成している。図のセパレータ2D、2Eは、一対の側面壁30B、下面壁30D、及び上面壁30Cの前方側の中央部に連結凹部34を設けて、後方側の中央部に、連結凹部34に挿入される連結凸部35を設けている。図に示すセパレータ枠3Dは、一対の側面壁30Bと下面壁30Dに設けた連結凹部34を深く形成することにより、セパレータ芯4D、4Eの両側面及び下面に設けた挿入凸部43を挿入する挿入凹部36を形成している。この構造は、セパレータ枠3の両側面壁30Bと下面壁30Dに連結される挿入凸部43の全長を長くできる特徴がある。また、図に示すセパレータ枠3Dは、上面壁30Cに設けた連結凹部34の底部に連結凹部34よりも短く形成される挿入凹部36を形成している。このように、セパレータ枠3Dの連結凹部34の底部に形成される挿入凹部36は、連結凹部34よりも全長を短くすることもできる。連結凹部34よりも短く形成される挿入凹部は、複数個を設けてもよい。これにより、安定してセパレータ芯を定位置に連結できる。なお、図に示すセパレータ枠3Dは、上面壁30Cから後方に突出する連結凸部35、及び上面壁30Cの中央部の領域において、電池セル1のガス排出部12を表出させる開口部30yを開口して設けている。
図11~図13に示すセパレータ芯4D、4Eは、それぞれ厚さが異なっている。具体的には、図12に示すセパレータ芯4Dに対して、図13に示すセパレータ芯4Eを厚く成形している。これらのセパレータ2D、2Eは、セパレータ枠3Dの構造を等しくしており、同じ構造のセパレータ枠3Dに対して厚さの異なるセパレータ芯4D、4Eを挿入することで、電池積層部50の深さ(h)を調整して、厚さ(d)の異なる電池セル1を理想的に積層できるようにしている。したがって、これらのセパレータ2D、2Eも、電源装置100の仕様により、使用する電池セル1の厚さ(d)に応じてセパレータ芯4の厚さ(t)を変更することで、積層される電池セル1の中心間距離(D)を一定にすることができる。一方、セパレータ芯4D、4Eの挿入凸部43の寸法は、設けられる位置に応じて、それぞれ同じ寸法となっているので、厚さが異なるにもかかわらず、同じセパレータ枠3Dによって、厚さの異なるセパレータ芯4D、4Eを保持することができるようになっている。
[連結例4]
(セパレータ2F)
さらに、図14と図15に示すセパレータ2Fは、枠形状のセパレータ枠3Fに対して方形状のセパレータ芯4Fを圧入する構造としている。図15は、セパレータ枠3Fに対して斜め上方からセパレータ芯4Fを挿入して、セパレータ枠3Fの内側にセパレータ芯4Fを圧入する状態を示している。このセパレータ2Fは、電池セル1の主面1Aと対向するセパレータ芯4Fの外形をセパレータ枠3Fの周壁部30の内形と略等しくし、セパレータ枠3Fに対してセパレータ芯4Fを隙間なく配置できるようにしている。
(セパレータ2F)
さらに、図14と図15に示すセパレータ2Fは、枠形状のセパレータ枠3Fに対して方形状のセパレータ芯4Fを圧入する構造としている。図15は、セパレータ枠3Fに対して斜め上方からセパレータ芯4Fを挿入して、セパレータ枠3Fの内側にセパレータ芯4Fを圧入する状態を示している。このセパレータ2Fは、電池セル1の主面1Aと対向するセパレータ芯4Fの外形をセパレータ枠3Fの周壁部30の内形と略等しくし、セパレータ枠3Fに対してセパレータ芯4Fを隙間なく配置できるようにしている。
さらに、図14と図15に示すセパレータ2Fは、セパレータ芯4Fの下面に下方に突出する挿入凸部43を設けると共に、この挿入凸部43を案内するための挿入凹部33をセパレータ枠3の下面壁30Dに設けている。また、図に示すセパレータ2Fは、セパレータ芯4Fの両側面に、外側に突出する係止凸部48を設けると共に、この係止凸部48を案内するための係止部38をセパレータ枠3Fの側面壁30Bの内面に設けている。図に示す係止凸部48は、セパレータ芯4Fの圧入方向に向かって傾斜する傾斜面を有する傾斜凸部としている。また、図に示す係止部38は、側面壁30Bを貫通する係止穴としている。ただ、係止凸部は、表面を湾曲面、例えば球面状とする湾曲凸部とすることができ、係止部は、係止凸部を案内できる係止凹部とすることができる。
以上のセパレータ2Fは、図15に示すように、セパレータ枠3Fの側面壁30Bの内面に沿ってセパレータ芯4Fを挿入し、セパレータ芯4Fの下面から突出する挿入凸部43を、図の矢印Aで示すようにセパレータ枠3Fの下面壁30Dに設けた挿入部33に挿入すると共に、図の矢印Bで示すようにセパレータ芯4Fを傾けながら側面壁30Bの内面に沿って圧入し、両側面から突出する係止凸部48をセパレータ枠3Fの側面壁30Bに設けた係止部38に案内して、セパレータ芯4Fをセパレータ枠3Fの定位置に連結する。
さらに、図14のセパレータ2Fは、セパレータ芯4Fの上面から突出する挿入凸部43をセパレータ枠3Fの上面壁30Cに設けた挿入凹部36に案内することで、セパレータ芯4Fの上面側の位置決めをするようにしている。さらに、図のセパレータ芯4Fは、上面から突出する挿入凸部43を図の前方側に突出させて閉塞部41を設けている。このセパレータ2Fは、上面壁30Cの前方側に設けた挿入凹部36に挿入凸部43を案内する状態で、挿入凹部36の底部を閉塞部41で閉塞して、挿入凹部36の開口部側にガス排出部12を露出させる開口部30yが形成される。図示しないが、セパレータは、セパレータ芯の上面に係止凸部を設けると共に、この係止凸部を案内する係止部を上面壁の内面に設けて、セパレータ芯の上面側の位置決めをすることもできる。
以上のセパレータ2Fも、電源装置100の仕様により、使用する電池セル1の厚さ(d)に応じてセパレータ芯4Fの厚さ(t)を変更することで、積層される電池セル1の中心間距離(D)を一定にすることができる。
(電池積層体9)
以上のようにしてセパレータ枠3の中間部の定位置にセパレータ芯4が配置されるセパレータ2は、両面に形成される電池収納部50に電池セル1を案内する状態で互いに積層される。複数の角型の電池セル1と複数のセパレータ2は、図2に示すように、電池セル1の厚さ方向に交互に積層されて電池積層体9が形成される。複数の電池セル1は、電極端子11を設けている天面1Cが同一平面に位置すると共に、両側の外側面1Bがそれぞれ同一平面に位置する姿勢となるように積層される。
以上のようにしてセパレータ枠3の中間部の定位置にセパレータ芯4が配置されるセパレータ2は、両面に形成される電池収納部50に電池セル1を案内する状態で互いに積層される。複数の角型の電池セル1と複数のセパレータ2は、図2に示すように、電池セル1の厚さ方向に交互に積層されて電池積層体9が形成される。複数の電池セル1は、電極端子11を設けている天面1Cが同一平面に位置すると共に、両側の外側面1Bがそれぞれ同一平面に位置する姿勢となるように積層される。
電池積層体9は、図2に示すように、隣接する電池セル1の正負の電極端子11に金属板のバスバー13が接続されて、複数の電池セル1が所定の配列で接続される。電源装置100は、隣接する電池セル1を互いに直列に接続して出力電圧を高くして出力を大きくでき、隣接する電池セル1を並列に接続して充放電の電流を大きくできる。図2に示す電池積層体9は、12個の電池セル1を積層して、これらの電池セル1を2直2並に接続している。ただ、本発明は、電池積層体を構成する電池セル1の個数とその接続状態を特定しない。
(エンドセパレータ14)
図2の電源装置100は、電池積層体9の両端に配置される電池セル1の外側に、エンドセパレータ14を介してエンドプレート6を配置している。エンドセパレータ14は、図8~図10に示すように、電池積層体9の両端に配置される電池セル1とエンドプレート6との間に積層されて、電池セル1とエンドプレート6とを絶縁している。すなわち、電池積層体9の両端において、金属製のエンドプレート6と電池セル1とを絶縁するために、電池セル1とエンドプレート6との間に絶縁性のエンドセパレータ14を介在させている。このエンドセパレータ14は、セパレータ2と同様にプラスチック等の絶縁材で製作されている。この構造は、エンドプレート6を金属製としながら、電池ケースを金属製とする電池セル1を、絶縁性を有するエンドセパレータ14で絶縁して積層できる。
図2の電源装置100は、電池積層体9の両端に配置される電池セル1の外側に、エンドセパレータ14を介してエンドプレート6を配置している。エンドセパレータ14は、図8~図10に示すように、電池積層体9の両端に配置される電池セル1とエンドプレート6との間に積層されて、電池セル1とエンドプレート6とを絶縁している。すなわち、電池積層体9の両端において、金属製のエンドプレート6と電池セル1とを絶縁するために、電池セル1とエンドプレート6との間に絶縁性のエンドセパレータ14を介在させている。このエンドセパレータ14は、セパレータ2と同様にプラスチック等の絶縁材で製作されている。この構造は、エンドプレート6を金属製としながら、電池ケースを金属製とする電池セル1を、絶縁性を有するエンドセパレータ14で絶縁して積層できる。
このエンドセパレータ14は、前述のセパレータ2と同様の構造、すなわち枠状に囲まれた画定空間5を形成するセパレータ枠3Xと、セパレータ枠3Xで囲まれた画定空間5に挿入されるセパレータ芯4Xとを備える構造としている。このエンドセパレータ14は、セパレータ芯4Xで分割される画定空間5の一方の電池収納部50に電池積層体9の最端に積層される電池セル1を挿入し、他方の収納部51にはエンドプレート6を収納する。このエンドセパレータ14も、電池積層体9として積層される電池セル1のサイズや特性に応じてセパレータ枠3Xに連結されるセパレータ芯4Xを適宜選択できるようにしている。エンドセパレータ14は、図8~図10に示すように、電池セル1の主面1A及びエンドプレート6とほぼ等しい大きさのセパレータ芯4Xを備えており、このセパレータ芯4Xを電池セル1とエンドプレート6との間に積層してこれらを絶縁している。このエンドセパレータ14も、前述のセパレータ2と同様に、積層する電池セル1の厚さに応じてセパレータ芯4Xの厚さを調整することで、電池積層体9の両端に配置される電池セル1とエンドプレート6との間隔を所定の間隔に調整することができる。
(エンドプレート6)
エンドプレート6は、電池積層体9の両端に配置されている。エンドプレート6は、バインドバー7に連結されて、電池積層体9を両端面から加圧し、電池積層体9の各電池セル1を所定の締め付け圧で加圧状態に固定する。エンドプレート6の外形は、電池セル1の外形にほぼ等しく、両側部にバインドバー7を連結して、電池積層体9を加圧状態に固定して変形しない四角形の板状である。このエンドプレート6は、両側部にバインドバー7を連結して、電池セル1の表面に面接触状態に密着し、電池セル1を均一な圧力で加圧状態に固定する。
エンドプレート6は、電池積層体9の両端に配置されている。エンドプレート6は、バインドバー7に連結されて、電池積層体9を両端面から加圧し、電池積層体9の各電池セル1を所定の締め付け圧で加圧状態に固定する。エンドプレート6の外形は、電池セル1の外形にほぼ等しく、両側部にバインドバー7を連結して、電池積層体9を加圧状態に固定して変形しない四角形の板状である。このエンドプレート6は、両側部にバインドバー7を連結して、電池セル1の表面に面接触状態に密着し、電池セル1を均一な圧力で加圧状態に固定する。
(バインドバー7)
バインドバー7は、図1と図2に示すように、電池積層体9の両側面に配置されて、電池積層体9の両端のエンドプレート6を連結して、複数の電池セル1を積層方向に加圧状態で固定する。バインドバー7は、金属板をプレス加工して製作される。このバインドバー7は、電池積層体9の側面に配置される側面プレート部71と、この側面プレート部71の両端部にあってエンドプレート6の外側端面に配置される固定部72とを備えており、固定部72が止ネジ16を介してエンドプレート6の両側部に固定されている。
バインドバー7は、図1と図2に示すように、電池積層体9の両側面に配置されて、電池積層体9の両端のエンドプレート6を連結して、複数の電池セル1を積層方向に加圧状態で固定する。バインドバー7は、金属板をプレス加工して製作される。このバインドバー7は、電池積層体9の側面に配置される側面プレート部71と、この側面プレート部71の両端部にあってエンドプレート6の外側端面に配置される固定部72とを備えており、固定部72が止ネジ16を介してエンドプレート6の両側部に固定されている。
さらに、バインドバー7は、側面プレート部71の外周縁部を除く内側に開口部70を設けている。これによりバインドバー7の軽量化を図ると共に、使用する金属の量を少なくして製造コストを低減している。図のバインドバー7は、側面プレート部71の外周縁部に四角形の周縁プレート部71Aを設けて、周縁プレート部71Aの内側を開口部70としている。図1と図2に示す側面プレート部71は、四角形の周縁プレート部71Aの中間部を連結バー71Bで上下に連結しており、周縁プレート部71Aを連結バー71Bで補強しながら、周縁プレート部71Aの内側に複数に区画された開口部70を設けている。
(実施形態2)
さらに、本発明の実施形態2に係る電源装置200を図16の斜視図に示す。この図に示す電源装置200は、厚さ方向に積層される複数の角型の電池セル1と、互いに隣接する電池セル1同士の間に介在されて、電池セル1との間に冷却隙間8を形成するセパレータ2G、2Hとを備えている。この電源装置200は、複数の電池セル1及びセパレータ2を交互に積層して電池積層体9を構成しており、この電池積層体9の両端に一対のエンドプレート6を配置し、一対のエンドプレート6を電池積層体9の両側に配置されるバインドバー7で締結している。さらに、電源装置200は、電池積層体9の両側に送風ダクト17を備えており、この送風ダクト17を介して冷却気体を冷却隙間8に強制送風して、電池積層体9を構成する電池セル1を冷却する構造としている。なお、この電源装置200において、セパレータ2と送風ダクト17以外の部材については、前述の実施形態1と同じ構成要素を採用でき、図16においては同符号を付してその詳細な説明は省略する。
さらに、本発明の実施形態2に係る電源装置200を図16の斜視図に示す。この図に示す電源装置200は、厚さ方向に積層される複数の角型の電池セル1と、互いに隣接する電池セル1同士の間に介在されて、電池セル1との間に冷却隙間8を形成するセパレータ2G、2Hとを備えている。この電源装置200は、複数の電池セル1及びセパレータ2を交互に積層して電池積層体9を構成しており、この電池積層体9の両端に一対のエンドプレート6を配置し、一対のエンドプレート6を電池積層体9の両側に配置されるバインドバー7で締結している。さらに、電源装置200は、電池積層体9の両側に送風ダクト17を備えており、この送風ダクト17を介して冷却気体を冷却隙間8に強制送風して、電池積層体9を構成する電池セル1を冷却する構造としている。なお、この電源装置200において、セパレータ2と送風ダクト17以外の部材については、前述の実施形態1と同じ構成要素を採用でき、図16においては同符号を付してその詳細な説明は省略する。
(セパレータ2G、2H)
図17~図19に示すセパレータ2G、2Hは、電池セル1を効果的に冷却するために、電池セル1との間に挟着されるセパレータ芯4G、4Hに、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間8を設けている。図18と図19に示すセパレータ2G、2Hのセパレータ芯4G、4Hは、断面視がジグザグ状に成形されて、対向する電池セル1の表面である主面1Aとの間に、左右方向に伸びる複数列の冷却隙間8を互いに平行に設けている。冷却隙間8の両端は、電池積層体9の両側面に開口されて、片側から供給される冷却気体を反対側に排出して電池セル1を冷却する。
図17~図19に示すセパレータ2G、2Hは、電池セル1を効果的に冷却するために、電池セル1との間に挟着されるセパレータ芯4G、4Hに、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間8を設けている。図18と図19に示すセパレータ2G、2Hのセパレータ芯4G、4Hは、断面視がジグザグ状に成形されて、対向する電池セル1の表面である主面1Aとの間に、左右方向に伸びる複数列の冷却隙間8を互いに平行に設けている。冷却隙間8の両端は、電池積層体9の両側面に開口されて、片側から供給される冷却気体を反対側に排出して電池セル1を冷却する。
このセパレータ2G、2Hは、セパレータ芯4G、4Hに複数列の溝49を設けて、電池セル1との間に冷却隙間8を設けている。図のセパレータ芯4G、4Hは、複数の溝49を、互いに平行に所定の間隔で設けている。図のセパレータ芯4G、4Hは、両面に溝49を設けており、互いに隣接する電池セル1とセパレータ芯4G、4Hとの間に複数列の冷却隙間8を設けている。この構造は、セパレータ芯4G、4Hの両面に形成される冷却隙間8に送風される冷却気体で、両面に積層される電池セル1を効果的に冷却できる。ただ、セパレータ芯は、片面にのみ溝を設けて、電池セルとセパレータ芯との間に冷却隙間を設けることもできる。さらに、このセパレータ2G、2Hは、セパレータ枠3Gの両側の側面壁30Bに、冷却隙間8に冷却気体を送風するための送風開口39を開口して設けている。
図17~図19に示すセパレータ2G、2Hは、セパレータ芯4G、4Hをセパレータ枠3Gに対して左右方向に挿入する構造としている。図のセパレータ枠3Gは、一方の側面壁30B(図において左側の側面壁30B)にセパレータ芯4G、4Hの挿入開口31を開口している。図のセパレータ枠3Gは、側面壁30Bに上下に延びるスリットを開口し、このスリットをセパレータ芯4G、4Hを通過できる形状と大きさとして挿入開口31としている。また、セパレータ枠3Gは、対向する側面壁30B(図において右側の側面壁30B)にも上下に延びるスリットを開口するが、このスリットは、セパレータ芯4G、4Hの先端部を挿入できるが、全体を通過できない形状と大きさとしている。これにより、セパレータ枠3Gの両側面壁30Bに開口された一対のスリットを、冷却隙間8に冷却気体を送風させるための送風開口39に兼用している。
図18と図19のセパレータ枠3Gは、厚さの異なるセパレータ芯4G、4Hを挿入開口31に通過させて挿入するために、側面壁30Bに開口される挿入開口31の大きさを、最も厚いセパレータ芯4Hを挿入できる大きさとしている。また、図18に示すセパレータ芯4Gは、その両端部に、挿入開口31を隙間なく閉塞するための閉塞部41を両面側に突出して設けている。図に示す閉塞部41は、セパレータ芯4Gの両端縁であって、溝49を除く部分に鍔状に伸びる凸条として設けている。
図18と図19に示すセパレータ芯4G、4Hは、上下の端部をガイド凸条42としてセパレータ枠3Gの上面壁30Cと下面壁30Dに設けたガイド部32に沿って挿入できるようにしている。図のガイド部32は、上面壁30Cにはガイドスリット32Aを設けて、下面壁30Dにはガイド溝32Bを設けている。図に示すガイド凸条42は、挿入方向における先端側の上下に位置決め用の段差部42aを形成しており、セパレータ枠3Gの対向部に設けた位置決め部30aに、この段差部42aを当接させてセパレータ芯4G、4Hの挿入位置を特定している。また、図に示すガイド凸条42は、挿入方向における後端側の上下に、上下に突出する係止フック47を設けており、セパレータ枠3Gに挿入されたセパレータ芯4G、4Hの抜けを防止している。
以上のセパレータは、電池セルとの間に冷却隙間を形成するセパレータ芯をセパレータ枠に対して左右方向に挿入するが、前述のように、セパレータ芯をセパレータ枠に対して上下方向に挿入する構造とすることもできる。この場合、セパレータ芯に形成される溝の両端をセパレータ枠から露出させる必要がある。したがって、このセパレータは、上面壁に挿入開口を開口し、この挿入開口からセパレータ芯を挿入する構造としつつ、両側の側面壁には送風開口を開口し、この送風開口から冷却隙間の両端を外部に露出させる。このセパレータ枠は、両側の側面壁に開口される送風開口を上下に伸びるスリット状とすることで、セパレータ芯を定位置に案内するガイド部に兼用することができる。
さらに、図に示すセパレータ芯4G、4Hは、電池セル1の天面1C及び底面1Dと対向する端部に沿って、対向する電池セル1の主面1Aに接触しない非接触部46を設けている。この非接触部46は、セパレータ芯4G、4Hの上下端部を薄く成形することで形成されている。このようにセパレータ芯4G、4Hの上下端部に非接触部を設けることで、電池積層体9を積層方向に締結して両端面から強く挟着する状態においても、隣接する電池セル1の上下の端部が強く押圧されるのを防止できる。ただ、セパレータ芯は、上下のいずれか一方にのみ非接触部を設けることもできる。さらに、セパレータ芯は、図示しないが、左右の端部に電池セルの外側面に沿って上下方向に伸びる非接触部を設けることもできる。
セパレータ芯4G、4Hは、それぞれの厚さが異なっている。具体的には、図19に示すセパレータ芯4Hを図18に示すセパレータ芯4Gよりも厚く成形している。図19に示すセパレータ芯4Hは、図18に示すセパレータ芯4Gよりも厚く成形することで、溝49を深く成形して冷却隙間8を広くしている。ただ、セパレータ芯は、厚さに関係なく溝の深さを一定とすることもできる。これらの図に示すセパレータ2G、2Hは、セパレータ枠3Gの構造を等しくしており、同じ構造のセパレータ枠3Gに対して厚さの異なるセパレータ芯4G、4Hを挿入することで、電池積層部50の深さ(h)を調整して、厚さ(d)の異なる電池セル1を理想的に積層できるようにしている。このため、使用する電池セル1の厚さ(d)が電源装置200ごとに異なる場合においても、電池セル1の厚さ(d)に応じてセパレータ芯4の厚さ(t)を選択することで、電池セル1の中心間距離(D)を一定にでき、積層する電池セル1の本数を等しくする電源装置200同士においては、電源装置全体の全長を一定とすることができる。したがって、電源装置200の外付け用の部材として電池積層体9の側面に連結されるバインドバー7や電池積層体9の上面側に配置されるガス排出ダクト15、電池積層体9の側面に配置される送風ダクト17等の外付けの部材を個別に設計することなく統一化して製造コストを低減できる。
(バインドバー7)
バインドバー7は、図16に示すように、側面プレート部71の外周縁部を除く内側に開口部70を設けて、電池積層体9の内部に冷却気体を送風できる構造としている。図に示すバインドバー7の開口部70は、電池積層体9の両側に開口された送風開口39に対向して開口されている。
バインドバー7は、図16に示すように、側面プレート部71の外周縁部を除く内側に開口部70を設けて、電池積層体9の内部に冷却気体を送風できる構造としている。図に示すバインドバー7の開口部70は、電池積層体9の両側に開口された送風開口39に対向して開口されている。
(送風ダクト17)
以上のように、電池セル1の間に形成される冷却隙間8に送風される冷却気体を介して電池セル1を冷却する電源装置200は、電池積層体9の側面に開口される送風開口39に通過させるように、冷却気体を通過させる送風ダクト17を電池積層体9の両側に設けている。送風ダクト17は、電池積層体9の両側に配置されて、内部に強制送風される冷却気体を電池積層体9の送風開口39から冷却隙間8に送風させる。送風ダクト17は、バインドバー7の開口部70を覆う形状であって中空状に形成されている。
以上のように、電池セル1の間に形成される冷却隙間8に送風される冷却気体を介して電池セル1を冷却する電源装置200は、電池積層体9の側面に開口される送風開口39に通過させるように、冷却気体を通過させる送風ダクト17を電池積層体9の両側に設けている。送風ダクト17は、電池積層体9の両側に配置されて、内部に強制送風される冷却気体を電池積層体9の送風開口39から冷却隙間8に送風させる。送風ダクト17は、バインドバー7の開口部70を覆う形状であって中空状に形成されている。
図16に示す送風ダクト17は、電池積層体9の両側に配置されており、一方の送風ダクト17を供給側ダクト17Aとすると共に、他方の送風ダクト17を排気側ダクト17Bとして供給側ダクト17Aから供給される冷却気体を冷却隙間8に通過させた後、排気側ダクト17Bから排気するようにしている。送風ダクト17には、冷却気体を強制送風する送風機(図示せず)が連結されており、この送風機を介して冷却気体が強制送風される。
(実施形態3)
さらに、本発明の実施形態3に係る電源装置300の斜視図を図20に、分解斜視図を図21にそれぞれ示す。これらの図に示す電源装置300は、前述の実施形態1にかかる電源装置100と同様に、厚さ方向に積層される複数の角型の電池セル1と、互いに隣接する電池セル1同士の間に介在される複数のセパレータ2とを交互に積層して電池積層体9を構成するが、この電源装置300は、電池積層体9の下面を開放しており、この部分に冷却プレート21を熱伝導状態で連結して電池積層体9を構成する電池セル1を冷却する構造としている。この電源装置300も、電池積層体9の両端に一対のエンドプレート6を配置し、一対のエンドプレート6を電池積層体9の両側に配置されるバインドバー7で締結している。さらに、電源装置300は、電池積層体9の下方に配置される冷却プレート21を備えている。なお、この電源装置300において、電池セル1の底面1Dを露出させる構造のセパレータ2Iと、冷却プレート21を電池積層体9に熱結合状態に連結する部材以外の部材については、前述の実施形態1と同じ構成要素を採用でき、図20及び図21においては同符号を付してその詳細な説明は省略する。
さらに、本発明の実施形態3に係る電源装置300の斜視図を図20に、分解斜視図を図21にそれぞれ示す。これらの図に示す電源装置300は、前述の実施形態1にかかる電源装置100と同様に、厚さ方向に積層される複数の角型の電池セル1と、互いに隣接する電池セル1同士の間に介在される複数のセパレータ2とを交互に積層して電池積層体9を構成するが、この電源装置300は、電池積層体9の下面を開放しており、この部分に冷却プレート21を熱伝導状態で連結して電池積層体9を構成する電池セル1を冷却する構造としている。この電源装置300も、電池積層体9の両端に一対のエンドプレート6を配置し、一対のエンドプレート6を電池積層体9の両側に配置されるバインドバー7で締結している。さらに、電源装置300は、電池積層体9の下方に配置される冷却プレート21を備えている。なお、この電源装置300において、電池セル1の底面1Dを露出させる構造のセパレータ2Iと、冷却プレート21を電池積層体9に熱結合状態に連結する部材以外の部材については、前述の実施形態1と同じ構成要素を採用でき、図20及び図21においては同符号を付してその詳細な説明は省略する。
図22と図23に示すセパレータ2Iは、電池セル1の底面側を開口しており、この開口部分から電池セル1の底面1Dを露出させて、電池積層体9の下方に配置される冷却プレート21に熱伝導できるようにしている。図に示す電源装置300は、電池セル1と冷却プレート21との熱伝導を向上させるために、電池積層体9と冷却プレート21との間に熱伝導部材22を挟着している。熱伝導部材22は、例えば、可撓性とクッション性を有し、熱伝導特性に優れたシート材または板材である。熱伝導部材22は、電池積層体9と冷却プレート21との間に挟着されて、片面を電池積層体9の表面に、他の面を冷却プレート21の表面に広い面積で密着して、電池積層体9と冷却プレート21とを理想的な熱結合状態に配置する。この電源装置300は、冷媒や冷却液等で冷却される冷却プレート21を介して複数の電池セル1を底面側から冷却する。したがって、図に示すセパレータ2Iは、底面に設けた開口部に熱伝導部材22を配置できるようにしている。
(セパレータ2I)
図22と図23に示すセパレータ2Iは、電池セル1の底面1Dを露出させるために、電池セル1の底面側を解放している。図に示すセパレータ2Iのセパレータ枠3Iは、電池セル1の外周に沿う周壁部30の下面側を部分的に開口して開口部30Hを設けており、この開口部30Hから電池セル1の底面1Dを露出させる構造としている。図22と図23のセパレータ枠3Iは、電池セル1を嵌入できる内形としており、隣接する電池セル1同士の位置ずれを阻止して、複数の電池セル1を直線状の定位置に積層できるようにしている。図のセパレータ枠3Iは、電池セル1の外周に沿う周壁部30として、電池セル1の外側面1Bを被覆する側面壁30Bと、電池セル1の天面1Cの一部を被覆する上面壁30Cと、電池セル1の底面1Dの両端部を被覆する突出片30Fとを一体成形して設けている。このセパレータ枠3Iは、全体の形状を下方が開口されたコ字状として、下方の開口部30Hから電池セルの底面1Dを露出させる構造としている。さらに、図に示すセパレータ枠3Iは、左右の突出片30Fの中央部を連結バー30Gで連結して全体の形状を枠状に保持している。このように、四方が連結されたセパレータ枠3Iは、全体を強固にできる。
図22と図23に示すセパレータ2Iは、電池セル1の底面1Dを露出させるために、電池セル1の底面側を解放している。図に示すセパレータ2Iのセパレータ枠3Iは、電池セル1の外周に沿う周壁部30の下面側を部分的に開口して開口部30Hを設けており、この開口部30Hから電池セル1の底面1Dを露出させる構造としている。図22と図23のセパレータ枠3Iは、電池セル1を嵌入できる内形としており、隣接する電池セル1同士の位置ずれを阻止して、複数の電池セル1を直線状の定位置に積層できるようにしている。図のセパレータ枠3Iは、電池セル1の外周に沿う周壁部30として、電池セル1の外側面1Bを被覆する側面壁30Bと、電池セル1の天面1Cの一部を被覆する上面壁30Cと、電池セル1の底面1Dの両端部を被覆する突出片30Fとを一体成形して設けている。このセパレータ枠3Iは、全体の形状を下方が開口されたコ字状として、下方の開口部30Hから電池セルの底面1Dを露出させる構造としている。さらに、図に示すセパレータ枠3Iは、左右の突出片30Fの中央部を連結バー30Gで連結して全体の形状を枠状に保持している。このように、四方が連結されたセパレータ枠3Iは、全体を強固にできる。
セパレータ枠3Iは、上面壁30Cで電池セル1の天面1Cを部分的に覆いつつ、電極端子11やガス排出部12を露出させるように、隣接する電池セル1同士の天面1Cを被覆している。一方で、セパレータ枠3Iの底面1D側においては、電池セル1の底面1Dを露出させる開口部30Hを設けている。図23のセパレータ2Iは、電池セル1の底面1Dの両端部を被覆する突出片30Fを、側面壁30Bの下端に連結して設けており、一対の突出片30Fの間の部分であって、連結バー30Gの前後を開口部30Hとして電池セル1の底面1Dを露出させている。セパレータ2Iの下端に設けられる突出片30Fは、セパレータ枠3Iに嵌入される電池セル1の下端のコーナー部を定位置に保持すると共に、冷却プレート21と電池セル1との間に介在されて、電池セル1を冷却プレート2131から絶縁している。
図23に示すセパレータ2Iも、前述の図4~図6に示すセパレータ2A、2B、2Cと同様に、セパレータ枠3Iの上面壁30Cに開口された挿入開口31からセパレータ芯4Iが挿入されて、画定空間5が前後の電池収納部50に区画される。このセパレータ2Iも、前述のセパレータ2と同様に、セパレータ枠3Iに挿入されるセパレータ芯4Iの厚さや材質を種々に変更して、電池セルに最適なセパレータとすることができる。すなわち、このセパレータ2Iも、同じ構造のセパレータ枠3Iに対して厚さの異なるセパレータ芯4を挿入することで、電池積層部50の深さ(h)を調整して、厚さ(d)の異なる電池セル1を理想的に積層できる。このため、積層される電池セル1の中心間距離(D)を一定にして電源装置全体の全長を一定とすることができ、電源装置300の外付け用の部材として電池積層体9の側面に連結されるバインドバー7や電池積層体9の上面側に配置されるガス排出ダクト15、電池積層体9の下方に配置される冷却プレート21や熱伝導部材22等の外付けの部材を個別に設計することなく統一化して製造コストを低減できる。
(冷却プレート21)
冷却プレート21は、内部を循環する冷却液で電池セル1を冷却する。電池セル1の熱エネルギーを効率よく冷却液に伝導するために、冷却プレート21は熱伝導特性に優れたアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。冷却プレート21は、内部に冷却液の循環路24を設けている。循環路24は冷却機構25に連結されて冷却プレート21を冷却する。図20と図21の電源装置300は、電池積層体9の底面に熱結合状態に冷却プレート21を配置している。ただ、冷却プレート21は、電池積層体2の側面に配置することもできる。図の電源装置300は、冷却プレート21の外形を、電池積層体9の底面形状に等しく、あるいはこれよりも僅かに大きい長方形の金属板として、全ての電池セル1を冷却する構造としている。冷却プレート21は、金属板の内部に金属パイプを挿入して空洞を設け、あるいは内部に空洞を設けて内部に冷却液の循環路24を設けている。
冷却プレート21は、内部を循環する冷却液で電池セル1を冷却する。電池セル1の熱エネルギーを効率よく冷却液に伝導するために、冷却プレート21は熱伝導特性に優れたアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。冷却プレート21は、内部に冷却液の循環路24を設けている。循環路24は冷却機構25に連結されて冷却プレート21を冷却する。図20と図21の電源装置300は、電池積層体9の底面に熱結合状態に冷却プレート21を配置している。ただ、冷却プレート21は、電池積層体2の側面に配置することもできる。図の電源装置300は、冷却プレート21の外形を、電池積層体9の底面形状に等しく、あるいはこれよりも僅かに大きい長方形の金属板として、全ての電池セル1を冷却する構造としている。冷却プレート21は、金属板の内部に金属パイプを挿入して空洞を設け、あるいは内部に空洞を設けて内部に冷却液の循環路24を設けている。
以上のように、底面に開口部を有する電池積層体9は、開口部に配置される熱伝導部材22を介して冷却プレート21の上面に連結される。この電池積層体9は、エンドプレート6を上下に貫通する固定ボルト23を介して冷却プレート21に固定される。エンドプレート6は、上面の中央部にエンドプレート6を上下に貫通する挿通孔6aを開口して設けており、この挿通孔6aに挿通される固定ボルト23を冷却プレート21に連結する構造としている。図に示すエンドプレート6は、中央部に2つの挿通孔6aを離間して設けている。したがって、冷却プレート21には、エンドプレート6の挿通孔6aと対向する位置に、固定ボルト23をねじ込むための連結孔21aを離間して設けている。
(実施形態4)
さらに、本発明の実施形態4に係る電源装置400の斜視図を図24に、この電源装置400に使用されるセパレータ2の分解斜視図を図25にそれぞれ示す。図24に示す電源装置400は、電池セル1間に配置されるセパレータ2として、セパレータ芯4Jを熱交換プレート60とするセパレータ2Jを使用している。さらに、図24の電源装置400は、電池セル1を冷却するための冷却液を各熱交換プレート60に循環させるために、熱交換プレート60の連結部62に連結される供給管63A及び排出管63Bからなる配管63と、この配管63を介して各熱交換プレート60に連結されて、各熱交換プレート60に冷却液を循環させる冷却機構25とを備えている。なお、この電源装置400において、セパレータ2以外の部材については、前述の実施形態1と同じ構成要素を採用でき、図24においては同符号を付してその詳細な説明は省略する。
さらに、本発明の実施形態4に係る電源装置400の斜視図を図24に、この電源装置400に使用されるセパレータ2の分解斜視図を図25にそれぞれ示す。図24に示す電源装置400は、電池セル1間に配置されるセパレータ2として、セパレータ芯4Jを熱交換プレート60とするセパレータ2Jを使用している。さらに、図24の電源装置400は、電池セル1を冷却するための冷却液を各熱交換プレート60に循環させるために、熱交換プレート60の連結部62に連結される供給管63A及び排出管63Bからなる配管63と、この配管63を介して各熱交換プレート60に連結されて、各熱交換プレート60に冷却液を循環させる冷却機構25とを備えている。なお、この電源装置400において、セパレータ2以外の部材については、前述の実施形態1と同じ構成要素を採用でき、図24においては同符号を付してその詳細な説明は省略する。
(セパレータ2J)
図25に示すセパレータ2Jは、電池セル1を効果的に冷却するために、電池セル1同士の間に挟着されるセパレータ芯4Jを熱交換プレート60としている。図25に示すセパレータ2Jは、セパレータ芯4Jである熱交換プレート60をセパレータ枠3Jに対して左右方向に挿入する構造としている。図25のセパレータ枠3Jは、前述の図18及び図19に示すセパレータ枠3Gと同様に、一方の側面壁30B(図において左側の側面壁30B)にセパレータ芯4Jの挿入開口31を開口している。図のセパレータ枠3Jは、側面壁30Bに上下に延びるスリット64を開口し、このスリット64をセパレータ芯4Jを通過できる形状と大きさとして挿入開口31としている。図に示すセパレータ枠3Jは、対向する側面壁30B(図において右側の側面壁30B)にも上下に延びるスリット64を開口するが、このスリット64は、セパレータ芯4Jの先端部を挿入できるが、全体を通過できない形状と大きさとしている。この構造によると、セパレータ芯4Jである熱交換プレート60の両端部を、両側面壁30Bに開口された一対のスリット64に嵌合させることで、熱交換プレート60をセパレータ枠3Jの中間の定位置に位置決めしながら固定できる。ただ、セパレータ枠は、いずれか一方の側面壁にのみスリットを設けて挿入開口とすることも、下面壁にスリットを設けて挿入開口とすることもできる。
図25に示すセパレータ2Jは、電池セル1を効果的に冷却するために、電池セル1同士の間に挟着されるセパレータ芯4Jを熱交換プレート60としている。図25に示すセパレータ2Jは、セパレータ芯4Jである熱交換プレート60をセパレータ枠3Jに対して左右方向に挿入する構造としている。図25のセパレータ枠3Jは、前述の図18及び図19に示すセパレータ枠3Gと同様に、一方の側面壁30B(図において左側の側面壁30B)にセパレータ芯4Jの挿入開口31を開口している。図のセパレータ枠3Jは、側面壁30Bに上下に延びるスリット64を開口し、このスリット64をセパレータ芯4Jを通過できる形状と大きさとして挿入開口31としている。図に示すセパレータ枠3Jは、対向する側面壁30B(図において右側の側面壁30B)にも上下に延びるスリット64を開口するが、このスリット64は、セパレータ芯4Jの先端部を挿入できるが、全体を通過できない形状と大きさとしている。この構造によると、セパレータ芯4Jである熱交換プレート60の両端部を、両側面壁30Bに開口された一対のスリット64に嵌合させることで、熱交換プレート60をセパレータ枠3Jの中間の定位置に位置決めしながら固定できる。ただ、セパレータ枠は、いずれか一方の側面壁にのみスリットを設けて挿入開口とすることも、下面壁にスリットを設けて挿入開口とすることもできる。
(熱交換プレート60)
熱交換プレート60は、電池セル1の主面1Aに熱結合状態で配置されて、内部に冷却液を循環させて電池セル1を冷却する。熱交換プレート60は、図25に示すように、内部に冷却液を循環させるための循環路61を設けている。熱交換プレート60は、金属板の内部に金属パイプを挿入して空洞を設け、あるいは内部に空洞を設けて内部に冷却液の循環路61を設けている。図の熱交換プレート60は、循環路61の両端に連結されたパイプを連結部62として熱交換プレート60の側面から外側に向かって突出させている。一対の連結部62は、図24に示すように、電池積層体9の側面おいて、一方が冷却液の供給管63Aに連結され、他方が冷却液の排出管63Bに連結されている。各熱交換プレート60は、一対の配管63を介して冷却機構25に連結されている。
熱交換プレート60は、電池セル1の主面1Aに熱結合状態で配置されて、内部に冷却液を循環させて電池セル1を冷却する。熱交換プレート60は、図25に示すように、内部に冷却液を循環させるための循環路61を設けている。熱交換プレート60は、金属板の内部に金属パイプを挿入して空洞を設け、あるいは内部に空洞を設けて内部に冷却液の循環路61を設けている。図の熱交換プレート60は、循環路61の両端に連結されたパイプを連結部62として熱交換プレート60の側面から外側に向かって突出させている。一対の連結部62は、図24に示すように、電池積層体9の側面おいて、一方が冷却液の供給管63Aに連結され、他方が冷却液の排出管63Bに連結されている。各熱交換プレート60は、一対の配管63を介して冷却機構25に連結されている。
熱交換プレート60は、電池セル1の熱エネルギーを効率よく冷却液に伝導するために、熱伝導特性に優れたアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を使用する。このように、熱交換プレート60であるセパレータ芯4Jの熱伝導率を向上させるために表面を金属板とする場合、好ましくは、電池セル1の表面を絶縁フィルム等で被覆して絶縁する。ただ、熱交換プレートの表面を樹脂コーティングし、あるいは絶縁性の塗料を塗布する等して熱交換プレートの表面を絶縁処理してもよい。
図25の熱交換プレート60は、上下の端縁部をガイド凸条42としてセパレータ枠3Jの上面壁30Cと下面壁30Dに設けたガイド部32に沿って挿入できるようにしている。図のガイド部32は、上面壁30Cと下面壁30Dの内面にガイド溝32Bを設けている。さらに、図25に示す熱交換プレート60は、電池セル1の天面1C及び底面1Dと対向する端部に沿って、対向する電池セル1の主面1Aに接触しない非接触部46を設けている。この非接触部46は、熱交換プレート60の上下端部を薄く成形することで形成されている。なお、図25に示すように、上下端部を中央部よりも薄くしてガイド凸条42及び非接触部46を設ける熱交換プレート60は、例えば、循環路62となる金属パイプを内部に配置可能な中空状の芯材61Bの両面に金属板61Aを積層して固定する3層構造とし、中間の芯材61Bの上下の端部を金属板61Aよりも突出させる構造とすることで、上下端部に中央部分よりも薄く形成された領域を形成してガイド凸条42や非接触部46を形成することができる。ただ、熱交換プレートは、金属板をプレス加工して形成することも、鋳造して成形することもできる。
以上のように、セパレータ芯4Jを熱交換プレート60とするセパレータ2Jを電池セル1同士の間に配置する電源装置は、積層される全ての電池セル1の間に熱交換プレート60を備えるセパレータ2Jを配置することで最も効果的に電池セル1を冷却できる。ただ、電源装置は、必ずしも全ての電池セル1の間に熱交換プレート60を備えるセパレータ2Jを配置する必要はなく、電池積層体9の特定の位置にのみ熱交換プレート60を備えるセパレータ2Jを配置することもできる。すなわち、熱交換プレート60を備えるセパレータ2Jと、他の材質や構造のセパレータ芯、例えば絶縁材からなるセパレータ芯4Kを備えるセパレータ2Kとを組み合わせて使用することもできる。例えば、図24に示す電源装置400は、12個の電池セル1を2並列6直列に接続している。この電源装置400は、互いに並列に接続される電池セル1同士の間に、熱交換プレート60を備えるセパレータ2Jを配置することで、すべての電池セル1に熱交換プレート60を接触させて効果的に冷却する構造としながら、互いに直列に接続される電池セル1同士の間には、絶縁材からなるセパレータ芯4Kを備えるセパレータ2Kを配置して、電圧差のある電池セル1間でのショートを確実に防止する構造としている。このように、電源装置は、積層する電池セル1の個数や接続状態に応じてセパレータ芯4を種々に変更することで、用途に応じた最適なセパレータ2を使用する理想的な構造が実現できる。
以上の実施例3及び4の電源装置300、400は、熱交換プレート60や冷却プレート21に冷却液を循環させて電池セル1を冷却する例を示したが、熱交換プレート60や冷却プレート21には、冷却液に変わって加温液を循環させて電池セル1を加温することもできる。この構成によると、寒冷地や冬期の寒い朝等において、低温状態にある電池セル1を加温することで、電池セル1の低温時における性能の低下を改善できる。この場合、前述の冷却機構25に代わって加温機構を備えることで熱交換プレート60や冷却プレート21の循環路61、24に加温液を循環させることができる。なお、冷却機構25は、冷却だけでなく加温も可能な温度調整機構を備える構成とすることで加温機構を兼用することができる。
(実施形態5)
さらに、セパレータ芯4に熱伝導に優れた金属製の部材を使用するセパレータ2は、図26~図28に示すように、セパレータ芯4を熱伝導プレート65として、この熱伝導プレート65を電池セル1の主面1Aに熱結合状態で配置することができ、この熱伝導プレート65は、セパレータ枠3の周壁部30の外側に配置される放熱部66を備える構成とすることができる。
さらに、セパレータ芯4に熱伝導に優れた金属製の部材を使用するセパレータ2は、図26~図28に示すように、セパレータ芯4を熱伝導プレート65として、この熱伝導プレート65を電池セル1の主面1Aに熱結合状態で配置することができ、この熱伝導プレート65は、セパレータ枠3の周壁部30の外側に配置される放熱部66を備える構成とすることができる。
(セパレータ2L、2M、2N)
図26~図28に示すセパレータ2L、2M、2Nは、電池セル1を効果的に冷却するために、電池セル1同士の間に挟着されるセパレータ芯4L、4M、4Nを熱伝導プレート65としている。図に示すセパレータ2L、2M、2Nは、セパレータ芯4L、4M、4Nである熱伝導プレート65をセパレータ枠3Lに対して上下方向に挿入する構造としている。図のセパレータ枠3Lは、下面壁30Dにセパレータ芯4L、4M、4Nの挿入開口31を開口している。図のセパレータ枠3Lは、下面壁30Dの中間部にセパレータ芯4L、4M、4Nを通過できる形状と大きさの挿入開口31を開口しており、熱伝導プレート65であるセパレータ芯4L、4M、4Nを、挿入開口31に通過させて下方から上方に向かって挿入するようにしている。ただ、セパレータは、セパレータ枠の側面壁に挿入開口を開口して、熱伝導プレートであるセパレータ芯を左右方向に挿入する構造とすることもできる。
図26~図28に示すセパレータ2L、2M、2Nは、電池セル1を効果的に冷却するために、電池セル1同士の間に挟着されるセパレータ芯4L、4M、4Nを熱伝導プレート65としている。図に示すセパレータ2L、2M、2Nは、セパレータ芯4L、4M、4Nである熱伝導プレート65をセパレータ枠3Lに対して上下方向に挿入する構造としている。図のセパレータ枠3Lは、下面壁30Dにセパレータ芯4L、4M、4Nの挿入開口31を開口している。図のセパレータ枠3Lは、下面壁30Dの中間部にセパレータ芯4L、4M、4Nを通過できる形状と大きさの挿入開口31を開口しており、熱伝導プレート65であるセパレータ芯4L、4M、4Nを、挿入開口31に通過させて下方から上方に向かって挿入するようにしている。ただ、セパレータは、セパレータ枠の側面壁に挿入開口を開口して、熱伝導プレートであるセパレータ芯を左右方向に挿入する構造とすることもできる。
(熱伝導プレート65)
熱伝導プレート65は、電池セル1の主面1Aに熱結合状態で配置されて、電池セル1の発熱を放熱部66に熱伝導して外部に放熱する。図26~図28に示す熱伝導プレート65は、セパレータ枠3Lの画定空間5に挿入されて、周壁部30の中間部に配置される本体部65Xと、セパレータ枠3Lの周壁部30の外側に配置される放熱部66とを備えている。図に示す熱伝導プレート65は、横断面視を逆T字状として、下面壁30Dの下面に配置される板状部分を放熱部66としている。
熱伝導プレート65は、電池セル1の主面1Aに熱結合状態で配置されて、電池セル1の発熱を放熱部66に熱伝導して外部に放熱する。図26~図28に示す熱伝導プレート65は、セパレータ枠3Lの画定空間5に挿入されて、周壁部30の中間部に配置される本体部65Xと、セパレータ枠3Lの周壁部30の外側に配置される放熱部66とを備えている。図に示す熱伝導プレート65は、横断面視を逆T字状として、下面壁30Dの下面に配置される板状部分を放熱部66としている。
熱伝導プレート65は、電池セル1の熱エネルギーを効率よく熱伝導するために、熱伝導特性に優れたアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板67を使用する。図に示す熱伝導プレート65は、電池セル1の主面1Aと対向する領域を金属板67で構成される本体プレート部67Aとして、電池セル1の主面1Aに熱結合状態で配置できるようにしている。さらに、金属板67は、周壁部30の外側に突出する端部をL字状に折曲して、この折曲片67Bを放熱部66としている。さらに、図26~図28の熱伝導プレート65は、左右の側縁部にガイド凸条42を設けて、セパレータ枠3Lの両側面壁30Bに設けたガイド部32に沿って挿入できるようにしている。図のガイド部32は、側面壁30Bの内面にガイド溝32Bを設けている。
(熱伝導プレート65A)
図26に示す熱伝導プレート65Aは、1枚の金属板67を折曲加工して全体の形状を逆T字状に形成している。この熱伝導プレート65Aは、長方形状の金属板67を中央部で折り返して、互いに積層された本体プレート部67Aを形成すると共に、金属板67の両端部を外側に折曲して、この折曲片67Bで放熱部66を形成している。本体プレート部67Aの下端と折曲片67Bとの境界部分には、段差部67Cを設けて、セパレータ枠3Lの挿入開口31に嵌合する閉塞部41を形成している。この熱伝導プレート65Aは、放熱部66である折曲片67B及び閉塞部41となる段差部67Cの全長に対して、本体プレート部67Aの全長を長く形成しており、本体プレート部67Aの左右の側縁部を左右方向に突出するガイド凸条42として、セパレータ枠3Lのガイド部32に案内できるようにしている。ただ、金属板を折曲加工してなる熱伝導プレートは、段差部を省略して本体プレート部と放熱部の横幅を等しくすることもできる。以上の熱伝導プレート65Aは、金属板67を折曲加工する簡単な構造としながら、セパレータ芯4Lの厚さを薄くして、電池収納部を深く形成することができる。また、この熱伝導プレート65Aは、図示しないが、互いに積層される本体プレート部67Aの間に耐熱シートを挟着することで、隣接する電池セル間における熱伝導を抑制することもできる。
図26に示す熱伝導プレート65Aは、1枚の金属板67を折曲加工して全体の形状を逆T字状に形成している。この熱伝導プレート65Aは、長方形状の金属板67を中央部で折り返して、互いに積層された本体プレート部67Aを形成すると共に、金属板67の両端部を外側に折曲して、この折曲片67Bで放熱部66を形成している。本体プレート部67Aの下端と折曲片67Bとの境界部分には、段差部67Cを設けて、セパレータ枠3Lの挿入開口31に嵌合する閉塞部41を形成している。この熱伝導プレート65Aは、放熱部66である折曲片67B及び閉塞部41となる段差部67Cの全長に対して、本体プレート部67Aの全長を長く形成しており、本体プレート部67Aの左右の側縁部を左右方向に突出するガイド凸条42として、セパレータ枠3Lのガイド部32に案内できるようにしている。ただ、金属板を折曲加工してなる熱伝導プレートは、段差部を省略して本体プレート部と放熱部の横幅を等しくすることもできる。以上の熱伝導プレート65Aは、金属板67を折曲加工する簡単な構造としながら、セパレータ芯4Lの厚さを薄くして、電池収納部を深く形成することができる。また、この熱伝導プレート65Aは、図示しないが、互いに積層される本体プレート部67Aの間に耐熱シートを挟着することで、隣接する電池セル間における熱伝導を抑制することもできる。
(熱伝導プレート65B)
図27に示す熱伝導プレート65Bは、前述の熱伝導プレート65Aよりも厚く形成するために、横断面視を略逆T字状となるように矩形波状に折曲加工してなる1枚の金属板67と、この金属板67の中間に挿入される中間プレート68とで構成している。図に示す金属板67は、セパレータ芯4Mの両側に配置される電池セル1の主面1Aと対向する2つの本体プレート部67Aの上端を連結部67Dでコ字状に連結する形状として、2つの本体プレート部67Aの間に中間プレート部68を挿入する隙間を形成している。対向する本体プレート部67Aの間に挿入される中間プレート68は、外側に突出するガイド凸条42を両側面に設けており、このガイド凸条42を金属板67の両側縁よりも外側に突出させて、セパレータ枠3Lの側面壁30Bに受けたガイド部32に案内するようにしている。中間プレート68は、例えば、難燃材で成形されるプレートとし、あるいは耐熱性に優れたプレートとすることで、隣接する電池セル1間の熱伝導を有効に防止しながら、各電池セル1の発熱を効果的に本体プレート部67から放熱部66に熱伝導させて放熱できる特徴がある。
図27に示す熱伝導プレート65Bは、前述の熱伝導プレート65Aよりも厚く形成するために、横断面視を略逆T字状となるように矩形波状に折曲加工してなる1枚の金属板67と、この金属板67の中間に挿入される中間プレート68とで構成している。図に示す金属板67は、セパレータ芯4Mの両側に配置される電池セル1の主面1Aと対向する2つの本体プレート部67Aの上端を連結部67Dでコ字状に連結する形状として、2つの本体プレート部67Aの間に中間プレート部68を挿入する隙間を形成している。対向する本体プレート部67Aの間に挿入される中間プレート68は、外側に突出するガイド凸条42を両側面に設けており、このガイド凸条42を金属板67の両側縁よりも外側に突出させて、セパレータ枠3Lの側面壁30Bに受けたガイド部32に案内するようにしている。中間プレート68は、例えば、難燃材で成形されるプレートとし、あるいは耐熱性に優れたプレートとすることで、隣接する電池セル1間の熱伝導を有効に防止しながら、各電池セル1の発熱を効果的に本体プレート部67から放熱部66に熱伝導させて放熱できる特徴がある。
(熱伝導プレート65C)
さらに、図28に示す熱伝導プレート65Cは、絶縁性を有する中間プレート68の両面に2枚の金属板67を積層して固定する構造としている。図に示す熱伝導プレート65Cは、中間プレート68の両面に断面視L字状に折曲された金属板67を積層しており、本体部65Xの下端に、外側に折曲された放熱部66を設けて、全体の形状を逆T字状としている。この構造の熱伝導プレート65Cは、中間プレート68の両面に配置される金属板67同士を中間プレート68で絶縁できるので、隣接する電池セル1間のショートを効果的に防止できる。また、中間プレート68は断熱材とすることもできる。この中間プレート68は、2枚の金属板67を断熱することで、電池セル1間における熱の移動を抑制しながら各電池セル1を効果的に冷却できる。
さらに、図28に示す熱伝導プレート65Cは、絶縁性を有する中間プレート68の両面に2枚の金属板67を積層して固定する構造としている。図に示す熱伝導プレート65Cは、中間プレート68の両面に断面視L字状に折曲された金属板67を積層しており、本体部65Xの下端に、外側に折曲された放熱部66を設けて、全体の形状を逆T字状としている。この構造の熱伝導プレート65Cは、中間プレート68の両面に配置される金属板67同士を中間プレート68で絶縁できるので、隣接する電池セル1間のショートを効果的に防止できる。また、中間プレート68は断熱材とすることもできる。この中間プレート68は、2枚の金属板67を断熱することで、電池セル1間における熱の移動を抑制しながら各電池セル1を効果的に冷却できる。
さらに、図28に示す熱伝導プレート65Cは、電池セル1の天面1Cと対向する端部に沿って、対向する電池セル1の主面1Aに接触しない非接触部46を設けている。この非接触部46は、熱伝導プレート65Cの上端部を薄く成形することで形成される。例えば、図28に示す熱伝導プレート65Cにおいては、中間プレート68の両面に積層される金属板67の大きさを調整することで、電池セル1の主面1Aに接触しない非接触部46を設けることができる。
以上の熱伝導プレート65は、全体の形状を逆T字状としている。この形状の熱伝導プレート65は、放熱部66の面積を広くできる特徴がある。ただ、熱伝導プレートは、横断面形状をL字状とすることもできる。この形状の熱伝導プレートは、1枚の金属板を折曲加工して簡単に製造できる。
また、以上の熱伝導プレート65は、セパレータ芯4L、4M、4Nの両面に金属板67を配置して、両面を電池セル1の主面1Aに熱結合状態で配置できるようにしている。この構造により、セパレータ芯4L、4M、4Nの両面に配置される電池セル1を効率よく冷却できる。ただ、熱伝導プレートは、セパレータ芯の片面にのみ金属板を配置することもできる。この熱伝導プレートは、例えば、絶縁性を有する中間プレートの片側面に金属板を積層する構造とすることで、隣接する電池セル同士を確実に絶縁できる。
以上のセパレータ2L、2M、2Nは、熱伝導プレート65を構成する金属板67及び中間プレート68の厚さや形状を種々に変更することで、セパレータ芯4L、4M、4Nの厚さを調整することができる。すなわち、これらのセパレータ2L、2M、2Nも、同じ構造のセパレータ枠3Lに対して厚さの異なるセパレータ芯4L、4M、4Nを挿入することで、電池積層部50の深さ(h)を調整して、厚さ(d)の異なる電池セル1を理想的に積層できる。
以上のようにセパレータ芯4L、4M、4Nを熱伝導プレート65として、セパレータ枠3Lの外部に放熱部66を備えるセパレータ2L、2M、2Nは、外部に配置される放熱部66から放熱することで電池セル1を効率よく冷却することができる。とくに、この構造のセパレータ2L、2M、2Nは、図28に示すように、電池積層体9の表面に配置される冷却プレート21に熱伝導プレート65の放熱部66を熱結合させることで、さらに、効果的に電池セル1を冷却できる。図28に示す電源装置500は、図の矢印で示すように、電池セル1の主面1Aに熱結合された熱伝導プレート65の本体プレート部67Aから放熱部66に向かって熱伝導すると共に、セパレータ枠3Lの外部において放熱部66に熱結合された冷却プレート21に放熱することで効果的に冷却できる。なお、冷却プレート21は、必ずしも電池積層体9の底面に配置する必要はなく、電池積層体9の側面に配置することもできる。この場合、セパレータは、セパレータ枠の側面に開口された挿入開口からセパレータ芯である熱伝導プレートを挿入すると共に、セパレータ枠の側面壁の外側面に配置される放熱部を冷却プレートに熱結合させて放熱することができる。
また、熱伝導プレート65の放熱部66は、必ずしも冷却プレート21に熱結合させて放熱する構造とする必要はなく、セパレータ枠の外側面に配置される放熱部から大気中に放熱し、あるいは、放熱部にバインドバーを熱結合させて、このバインドバーを介して放熱することもできる。
以上のように、セパレータ芯4L、4M、4Nの両面を電池セル1の主面1Aに熱結合状態で配置して電池セル1を冷却する構造の電源装置は、積層される全ての電池セル1の間に熱伝導プレート65を備えるセパレータ2L、2M、2Nを配置することで、最も効果的に電池セルを冷却できる。ただ、電源装置は、必ずしも全ての電池セル1の間に熱伝導プレート65を備えるセパレータ2L、2M、2Nを配置する必要はなく、前述の実施形態4の電源装置400と同様に、電池積層体9の特定の位置にのみ熱伝導プレート65を備えるセパレータ2L、2M、2Nを配置することもできる。すなわち、熱伝導プレート65を備えるセパレータ2L、2M、2Nと、他の材質や構造のセパレータ芯を備えるセパレータとを組み合わせて使用することもできる。例えば、電源装置は、熱伝導プレートを備えるセパレータと、絶縁材からなるセパレータ芯を備えるセパレータとを交互に配置する構造とすることもできる。この構造によると、全体のコストを低減しながら、全ての電池セルを熱伝導プレートからなるセパレータ芯に熱結合させて効果的に冷却できる。
また、複数の電池セルを並列と直列に接続する構造の電源装置においては、互いに並列に接続される電池セル同士の間には、熱伝導プレートを備えるセパレータを配置して、これらの電池セルを効果的に冷却する構造としながら、互いに直列に接続される電池セル同士の間には、絶縁材からなるセパレータ芯を備えるセパレータを配置して電圧差のある電池セル間でのショートを確実に防止する構造としてもよい。
本発明に係る電源装置は、EV走行モードとHEV走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
100、200、300、400、500…電源装置、1、1X、1Y、1Z…電池セル、1A…主面、1B…外側面、1C…天面、1D…底面、2、2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I、2J、2K、2L、2M、2N…セパレータ、3、3A、3B、3D、3F、3G、3I、3J、3L、3X…セパレータ枠、4、4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G、4H、4I、4J、4K、4L、4M、4N、4X…セパレータ芯、4a…プレート本体、4b…スペーサ、5…画定空間、6…エンドプレート、6a…挿通孔、7…バインドバー、8…冷却隙間、9…電池積層体、11…電極端子、12…ガス排出部、13…バスバー、14…エンドセパレータ、15…ガス排出ダクト、16…止ネジ、17…送風ダクト、17A…供給側ダクト、17B…排気側ダクト、21…冷却プレート、21a…連結孔、22…熱伝導部材、23…固定ボルト、24…循環路、25…冷却機構、30…周壁部、30B…側面壁、30C…上面壁、30D…下面壁、30E…突出片、30F…突出片、30G…連結バー、30H…開口部、30a…位置決め部、30x…開口部、30y…開口部、31…挿入開口、32…ガイド部、32A…ガイドスリット、32B…ガイド溝、33…挿入部、34…連結凹部、35…連結凸部、36…挿入凹部、37…係止部、38…係止部、39…送風開口、41…閉塞部、42…ガイド凸条、42a…段差部、43…挿入凸部、44…接触部、45…中央凹部、46…非接触部、47…係止フック、48…係止凸部、49…溝、50…電池収納部、51…収納部、60…熱交換プレート、60A…金属板、60B…芯材、61…循環路、62…連結部、63…配管、63A…供給管、63B…排出管、64…スリット、65、65A、65B、65C…熱伝導プレート、65X…本体部、66…放熱部、67…金属板、67A…本体プレート部、67B…折曲片、67C…段差部、67D…連結部、68…中間プレート、70…開口部、71…側面プレート部、71A…周縁プレート部、71B…連結バー、72…固定部
Claims (26)
- 厚さ方向に積層される複数の角型の電池セルと、
隣接する前記電池セル同士の間にそれぞれ介在される複数のセパレータと、を備える電源装置であって、
前記セパレータは、
枠状に囲まれた画定空間を形成する絶縁性のセパレータ枠と、
前記セパレータ枠で囲まれた前記画定空間に挿入されて、隣接する前記電池セル同士の間に配置されるセパレータ芯とを備えることを特徴とする電源装置。 - 請求項1に記載される電源装置であって、
前記セパレータ枠は、角型の前記電池セルの外形に沿う形状であって、該電池セルの外周面を被覆する周壁部を有しており、
前記セパレータ芯は板状であって、前記電池セルの積層方向における前記セパレータ枠の中間部に位置して、前記周壁部に対して垂直姿勢で配置されており、
前記セパレータ芯が前記画定空間を二分割して、前記電池セルを部分的に収納する電池収納部を前記セパレータ芯の両面側に形成してなる電源装置。 - 請求項2に記載される電源装置であって、
前記電池収納部の深さ(h)が、前記電池セルの厚さ(d)の1/2である電源装置。 - 請求項2または3に記載の電源装置であって、
前記セパレータ枠の周壁部は、
隣接する電池セルの天面をそれぞれ部分的に被覆する上面壁と、
隣接する電池セルの外側面をそれぞれ部分的に被覆する一対の側面壁と、を備える電源装置。 - 請求項4に記載の電源装置であって、
前記セパレータ枠の周壁部は、さらに、
隣接する電池セルの底面をそれぞれ部分的に被覆する下面壁を備える電源装置。 - 請求項4または5に記載の電源装置であって、
前記セパレータ枠は、前記上面壁に前記セパレータ芯の挿入開口を有すると共に、前記一対の側面壁に前記挿入開口から前記画定空間に挿入される該セパレータ芯の両側縁部を案内するガイド部を備えることを特徴とする電源装置。 - 請求項5に記載の電源装置であって、
前記セパレータ枠は、前記下面壁に前記セパレータ芯の挿入開口を有すると共に、前記一対の側面壁に前記挿入開口から前記画定空間に挿入される該セパレータ芯の両側縁部を案内するガイド部を備えることを特徴とする電源装置。 - 請求項6または7に記載の電源装置であって、
前記ガイド部が、前記側面壁に開口されたガイドスリットまたは前記側面壁の内面に形成されたガイド溝であることを特徴とする電源装置。 - 請求項6に記載の電源装置であって、
前記セパレータ枠は、前記側面壁に前記セパレータ芯の挿入開口を有すると共に、前記上面壁及び下面壁に、前記挿入開口から前記画定空間に挿入される該セパレータ芯の上端部及び下端部を案内するガイド部を備えることを特徴とする電源装置。 - 請求項9に記載の電源装置であって、
前記ガイド部が、前記上面壁及び前記下面壁に開口されたガイドスリットまたは前記上面壁及び前記下面壁の内面に形成されたガイド溝であることを特徴とする電源装置。 - 請求項2から5のいずれかに記載の電源装置であって、
前記セパレータ芯は前記セパレータ枠の内形に沿う外形を有し、該セパレータ芯を該セパレータ枠に対して前記画定空間の開口部から圧入して前記画定空間に配置可能としており、
前記セパレータ芯は、外周面から外側に突出する係止凸部を備えると共に、前記前記セパレータ枠は、前記係止凸部を案内する係止部を前記周壁部に設けており、
前記係止凸部を前記係止部に案内して前記セパレータ芯を前記セパレータ枠の中間部に配置してなる電源装置。 - 請求項2から11のいずれかに記載の電源装置であって、
前記セパレータ芯が、外周面から外側に突出する挿入凸部を備えると共に、前記セパレータ枠は、前記挿入凸部を挿入する挿入部を前記周壁部の中間部に設けており、
前記挿入凸部を前記挿入部に案内して前記セパレータ芯を前記セパレータ枠の定位置に連結してなる電源装置。 - 請求項2から5のいずれかに記載の電源装置であって、
前記セパレータ芯は前記セパレータ枠の内形に沿う外形を有し、該セパレータ芯を該セパレータ枠に対して前記電池セルの積層方向に挿入して前記画定空間に配置可能としており、
前記セパレータ芯は、外周面から外側に突出する挿入凸部を備えると共に、前記前記セパレータ枠は、前記挿入凸部を案内する切欠部を前記周壁部に設けており、
前記挿入凸部を前記切欠部に案内して前記セパレータ芯を前記セパレータ枠の中間部に配置してなる電源装置。 - 請求項2から12のいずれかに記載の電源装置であって、
前記セパレータ芯が、前記電池セルとの間に冷却隙間を形成する溝を備えており、
前記セパレータ枠が、前記冷却隙間に連通される送風開口を前記周壁部に開口してなる電源装置。 - 請求項2から13のいずれかに記載の電源装置であって、
前記セパレータ芯が、前記電池セルと対向する対向面の外周部を接触部として前記電池セルの主面の外周部に密接させると共に、前記対向面の中央部に凹状に窪ませた中央凹部を設けてなることを特徴とする電源装置。 - 請求項15に記載の電源装置であって、
前記セパレータ芯が、平板状のプレート本体の表面にリング形状のスペーサを固定して、前記電池セルと対向する対向面に前記接触部と前記中央凹部とを設けてなることを特徴とする電源装置。 - 請求項1から16のいずれかに記載の電源装置であって、
前記セパレータ芯が絶縁性を有することを特徴とする電源装置。 - 請求項1から17のいずれかに記載の電源装置であって、
前記セパレータ芯が、難燃材で成形されてなることを特徴とする電源装置。 - 請求項2から13のいずれかに記載の電源装置であって、
前記セパレータ芯が、前記電池セルの主面に熱結合される熱交換プレートで、前記熱交換プレートが、冷却液を循環させる循環路を内部に備えてなることを特徴とする電源装置。 - 請求項2から13のいずれかに記載の電源装置であって、
前記セパレータ芯が、前記電池セルの主面に熱結合される熱伝導プレートで、前記熱伝導プレートが、前記周壁部の外側に配置された放熱部を備えることを特徴とする電源装置。 - 請求項20に記載の電源装置であって、さらに、
前記電池積層体の表面に熱結合状態で配置される冷却プレートを備えており、
前記熱伝導プレートの放熱部を前記冷却プレートに熱結合させてなることを特徴とする電源装置。 - 請求項2から21のいずれかに記載の電源装置であって、
前記セパレータ芯が、前記電池セルの天面及び/又は底面と対向する端部に沿って、対向する該電池セルの主面に接触しない非接触部を設けてなることを特徴とする電源装置。 - 請求項1から22のいずれかに記載の電源装置であって、
隣接する前記電池セル同士の間に前記セパレータを介在させて複数の該電池セルを積層して電池積層体を形成しており、さらに、
前記電池積層体の積層方向の両端面に配置してなる一対のエンドプレートと、
前記電池積層体の両側面に配置され、一対の前記エンドプレートを締結するバインドバーとを備えることを特徴とする電源装置。 - 厚さ方向に積層される角型の電池セル同士の間に介在されるセパレータであって、
枠状に囲まれた画定空間を形成する絶縁性のセパレータ枠と、
前記セパレータ枠で囲まれた前記画定空間に挿入されて、隣接する前記電池セル同士の間に配置されるセパレータ芯と、を備えるセパレータ。 - 請求項24に記載されるセパレータであって、
前記セパレータ芯の厚さ(t)を、使用される電池セルの厚さ(d)と、互いに積層される電池セルの所望のセル間距離(D)との差となるように特定してなるセパレータ。 - 請求項24または25に記載されるセパレータであって、
前記セパレータ枠の横幅(H)を、前記セパレータ芯の厚さ(t)と、使用される電池セルの厚さ(d)との和となるように特定してなるセパレータ。
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