WO2021199592A1 - 電池モジュール - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a battery module.
- a battery module in which a plurality of batteries are electrically connected is known as a power source that requires a high output voltage, for example, for a vehicle.
- the internal electrode body, the electrolytic solution, and the like deteriorate over time, and the outer shape of the swelling appears due to the precipitation and oxidation of a metal substance.
- Patent Document 1 describes a battery laminate in which a plurality of batteries are laminated and an insulating sheet is interposed between the batteries, and provided at both ends of the battery laminate in the stacking direction.
- a battery module comprising an end plate is disclosed.
- Batteries expand and contract as they are charged and discharged. In addition, the battery expands due to aged deterioration.
- each battery in the battery module expands, each battery and the insulating sheet change from surface contact to near point contact in the stacking direction. The positions where the batteries and the insulating sheet make point contact do not always overlap at the same position when viewed from the stacking direction on the plane intersecting the stacking direction of the batteries.
- each battery is rotationally displaced, and the relative displacement of each battery is not uniform and varies. In order to suppress variations in the relative displacement of each battery, a component that holds each battery in a three-axis restraint is required.
- the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for suppressing variation in relative displacement of each battery while holding each battery in a battery module with uniaxial restraint. To provide.
- the battery module of an embodiment of the present invention is arranged between a battery laminate in which a plurality of batteries are stacked and the adjacent batteries, and is displaced in contact with a surface of one of the batteries intersecting in the stacking direction.
- a separator having an absorbent material is provided, the positions of both end portions of the battery laminate in the stacking direction are fixed, and the battery laminate is arranged.
- FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the battery module 100 according to the embodiment
- FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view of the battery laminate 2 included in the battery module 100.
- the battery module 100 includes a rectangular parallelepiped housing 1, a battery laminate 2, a separator 3, and end separators 41 and 42.
- the battery module 100 holds the battery 20 in a uniaxial restraint by using the separator 3, and suppresses the relative displacement of the battery 20 by the displacement absorber 36.
- the stacking direction of the batteries 20 is the X direction
- the horizontal direction intersecting the X direction is the Y direction
- the vertical direction intersecting the X direction is the Z direction.
- the housing 1 includes an end plate 11, a side plate 12, a base plate 13, and a cover plate 14.
- the end plates 11 are provided on the outside of the batteries 20 located at both ends of the battery stack 2 in the stacking direction of the batteries 20.
- the side plate 12 sandwiches the end plate 11 and covers the side surface of the battery laminate 2.
- the base plate 13 is configured to cover the bottom of the battery laminate 2.
- the cover plate 14 covers the upper surface of the battery laminate 2.
- the battery laminate 2 is housed inside the housing 1.
- the battery laminate 2 is configured by laminating a plurality of batteries 20 along one direction.
- a separator 3 made of a resin material or the like is provided between the batteries.
- the separator 3 electrically insulates each battery 20 of the battery laminate 2. Since the separator 3 is incorporated into the battery laminate 2 and integrated, it may be considered that the separator 3 constitutes a part of the battery laminate 2.
- FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the separator 3 and the battery 20.
- the separator 3 includes a rectangular plate-shaped substrate 30, a holder portion 31, a guide portion 32, a fitting portion 33, and a displacement absorbing material 36.
- the holder portion 31 is composed of a wall body that rises from the bottom side of the substrate 30 and the three side edges at both ends in the horizontal direction toward one side of the substrate 30, and the upper portion is open.
- the guide portion 32 corresponds to the holder portion 31 and is composed of a wall body that rises from the bottom side of the substrate 30 and the three side edges at both ends in the horizontal direction toward the other side of the substrate 30, and the upper portion is open. Has been done.
- the holder portion 31 has a smaller external dimension than the guide portion 32, and is fitted inside the guide portion 32 of the adjacent separators 3.
- FIG. 4 is a perspective view seen from the guide portion 32 side of the separator 3.
- the fitting portion 33 is provided in the center of the side side portion on the upper side of the substrate 30, and has a first fitting portion 33a and a second fitting portion 33b.
- the first fitting portion 33a is composed of wall bodies provided at both ends in the upper direction and the Y direction, and is provided so as to rise from the center of the side side portion on the upper side of the substrate 30 to the same side as the holder portion 31.
- the second fitting portion 33b is composed of wall bodies provided at both ends in the upper direction and in the Y direction, and the guide portion 32 is formed from the center of the side side portion on the upper side of the substrate 30. It is provided so that it stands up on the same side as.
- the first fitting portion 33a has a smaller external dimension than the second fitting portion 33b, and is fitted inside the second fitting portion 33b provided on the adjacent separator 3.
- An air passage forming portion 34 is formed on the guide portion 32 side of the substrate 30 of the separator 3.
- the air passage forming portion 34 is composed of a plurality of strips protruding from the surface of the substrate 30 on the guide portion 32 side, and the air passage 35 is formed between the strips.
- a plate-shaped displacement absorber 36 is provided inside the holder portion 31 of the separator 3.
- the battery 20 comes into contact with the displacement absorber 36 and is fitted inside the holder portion 31.
- the displacement absorbing material 36 is made of a resin material or the like having a lower rigidity than the other parts of the separator 3, and is compressed and deformed in the X direction to absorb the displacement due to the swelling of the battery 20.
- Each battery 20 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, or a nickel-cadmium battery. Further, each battery 20 is a so-called square battery, and has a flat rectangular parallelepiped outer can 21 (see FIG. 3). A substantially rectangular opening (not shown) is provided on one surface of the outer can 21, and an electrode body, an electrolytic solution, or the like is housed in the outer can 21 through this opening. A sealing plate 21a for closing the opening of the outer can 21 is provided.
- the output terminal 22 of the positive electrode is arranged near one end in the longitudinal direction, and the output terminal 22 of the negative electrode is arranged near the other end.
- the pair of output terminals 22 are electrically connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate constituting the electrode body, respectively.
- Each output terminal 22 is inserted into a through hole (not shown) formed in the sealing plate 21a.
- An insulating sealing member (not shown) is interposed between each output terminal 22 and each through hole.
- the sealing plate 21a is the upper surface of the battery 20, and the bottom surface of the outer can 21 facing the sealing plate 21a is the lower surface of the battery 20.
- the battery 20 has two main surfaces connecting the upper surface and the lower surface.
- This main surface is the surface having the largest area among the six surfaces of the battery 20.
- the main surface is a long side that is connected to the long sides of the upper and lower surfaces.
- the remaining two surfaces excluding the upper surface, the lower surface and the two main surfaces are the side surfaces of the battery 20.
- This side surface is a pair of short sides connected to the short sides of the upper surface and the lower surface.
- the sealing plate 21a is provided with a valve portion 24 between the pair of output terminals 22.
- the valve portion 24 is also called a safety valve, and is a mechanism for each battery 20 to eject the gas inside the battery.
- the valve portion 24 is configured to open when the internal pressure of the outer can 21 rises above a predetermined value so that the gas inside can be released.
- the valve portion 24 is composed of, for example, a thin-walled portion provided in a part of the sealing plate 21a and thinner than the other portion, and a linear groove formed on the surface of the thin-walled portion. In this configuration, when the internal pressure of the outer can 21 rises, the thin-walled portion is torn from the groove to open the valve.
- the plurality of batteries 20 are stacked at predetermined intervals so that the main surfaces of adjacent batteries 20 face each other.
- stacking means arranging a plurality of members in any one direction. Therefore, stacking the batteries 20 includes arranging a plurality of batteries 20 horizontally. In this embodiment, the batteries 20 are stacked horizontally. Each battery 20 is arranged so that the output terminals 22 face the same direction. Each battery 20 of the present embodiment is arranged so that the output terminal 22 faces upward in the vertical direction.
- the end separators 41 and 42 are provided between the battery 20 located at the end of the battery stack 2 in the stacking direction and the end plate 11 (see FIG. 2).
- the end separator 41 is provided on one end side in the stacking direction of the battery 20, and is a substrate 41a, a guide portion 41b, and an air passage forming portion 41c corresponding to the substrate 30, the guide portion 32, and the air passage forming portion 34 of the separator 3. Has.
- the end separator 42 is provided on the other end side of the battery 20 in the stacking direction, and has a substrate 42a and a holder portion 42b corresponding to the substrate 30 and the holder portion 31 of the separator 3. Further, the end separator 42 is provided with a displacement absorbing material 36 inside the holder portion 42b.
- the end separators 41 and 42 may be appropriately provided with a member corresponding to the fitting portion 33 provided on the separator 3, and the member may be fitted to the fitting portion 33 of the adjacent separators 3.
- the two end plates 11 provided at both ends of the battery stack 2 in the stacking direction of the batteries 20 are attached to the side plates 12 and the base plate 13.
- the battery laminate 2, the separator 3, and the end separators 41 and 42 are arranged between the two end plates 11 so that adjacent parts in the stacking direction come into contact with each other, and are held by uniaxial restraint (constraint in the X direction). .. Further, the battery laminate 2, the separator 3, and the end separators 41 and 42 are arranged between the two end plates 11 in a state where the displacement absorber 36 is slightly compressed and deformed so that the internal pressurization of the uniaxial restraint is increased. May be good.
- FIG. 5 is a schematic view for explaining the displacement of each battery when the displacement absorbing material 36 is provided.
- FIG. 6 is a schematic view for explaining the displacement of each battery when the displacement absorber 36 as a comparative example is not provided.
- 5 and 6 correspond to a plan view of the battery laminate 2 as viewed from above.
- Each battery 20 is a square battery, has a flat rectangular parallelepiped outer can 21, and is deformed so that the main surface having the largest area among the six surfaces of the battery 20 swells.
- the battery laminate 2, the separator 3, the end separators 41 and 42 are held by uniaxial restraint (constraint in the X direction).
- the battery laminate 2, the separator 3, the end separators 41 and 42 are incorporated between the two end plates 11 in a state where the displacement absorbing material 36 is slightly compressed and deformed, so that the internal pressurization of the uniaxial restraint is enhanced.
- the displacement absorber 36 provided on the separator 3 or the like is elastically compressively deformed, and the load acting in the stacking direction is applied to the main plane. Disperses in the contact surface between the displacement absorber 36 and the displacement absorber 36. The load acting on the battery 20 is dispersed on the contact surface, so that the battery 20 returns to its original posture.
- the battery module 100 holds each battery 20 in the battery module 100 in a uniaxial restraint, and even if the battery 20 swells due to aged deterioration, the battery 20 returns to its original posture, so that the relative of each battery 20 Displacement variation can be suppressed.
- the separator 3 is provided with a holder portion 31 into which the battery 20 is fitted on one side in the stacking direction, and a guide portion 32 into which the holder portion 31 of the separator adjacent to the other side is fitted.
- the holder portion 31 and the guide portion 32 are fitted between the adjacent separators 3, so that the displacement of the battery 20 in the direction intersecting the stacking direction can be suppressed.
- the displacement absorber 36 is provided inside the holder portion 31, when the battery 20 is deformed, the holder portion 31 and the battery 20 are fitted to each other, and the battery 20 and the displacement absorber 36 are brought into contact with each other.
- the surface can ensure the retention of the battery 20 in the separator 3.
- the separator 3 is provided with an air passage forming portion 34 on the guide portion 32 side.
- the battery module 100 can secure an air passage 35 for air cooling of the battery 20 in a state where the battery 20 is in contact with the air passage forming portion 34.
- FIG. 7 is a schematic view for explaining the battery laminate 2 according to the modified example.
- FIG. 7 corresponds to a plan view of the battery laminate 2 as viewed from above.
- the displacement absorbing material 36 is provided on the guide portion 32 side of the substrate 30 in the separator 3.
- the battery 20 comes into contact with the displacement absorber 36 provided on the guide portion 32 side of the adjacent separator 3 while being held by the holder portion 31 of the separator 3.
- the battery 20 and the displacement absorber 36 come into surface contact with each other, so that the contact area of the battery 20 with the adjacent separator 3 can be secured.
- the air passage forming portion 34 is provided on the holder portion 31 side of the substrate 30 in the separator 3, and the battery 20 is air-cooled in a state where the battery 20 is in contact with the air passage forming portion 34.
- the air passage 35 can be secured.
- the embodiment may be specified by the following items.
- the battery module (100) is characterized in that the positions of both end portions of the battery laminate (2) in the stacking direction are fixed and the battery laminate (2) is arranged. As a result, the battery module (100) can suppress variations in the relative displacement of each battery (20) while holding each battery (20) in the battery module (100) with uniaxial restraint.
- the separator (3) is a guide portion into which a holder portion (31) into which the battery (20) is fitted on one side in the stacking direction and a holder portion (31) of a separator (3) adjacent to the other side are fitted.
- the battery module (100) according to item 1 wherein the battery module (32) is provided.
- the holder portion (31) and the guide portion (32) are fitted between the adjacent separators (3), so that the battery (20) is displaced in the direction intersecting the stacking direction. Can be suppressed.
- the battery module (100) according to item 2 wherein the displacement absorbing material is provided on one side of the displacement absorbing material.
- the battery module (100) is fitted with the holder portion (31) and the battery (20), and the contact surface between the battery (20) and the displacement absorber (36) makes the separator (3) of the battery (20). It is possible to secure the retention in.
- [Item 4] The battery module according to item 3, wherein an air passage (35) with the battery (20) arranged on the other side is formed on the other side of the separator (3). (100). As a result, the battery module (100) can secure an air passage (35) for air cooling of the battery (20).
- the displacement absorber is provided on the other side. As a result, the battery module (100) can secure a contact area of the battery (20) with the adjacent separator (3).
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Abstract
電池モジュール(100)は、複数の電池(20)を積層した電池積層体(2)と、隣接する電池(20)の間に配置されており、いずれか一方の電池(20)の積層方向に交差する表面に接触する変位吸収材(36)を有するセパレータ(3)と、を備え、電池積層体(2)の前記積層方向における両端部分の位置を固定し、電池積層体(2)が配置されている。
Description
本発明は、電池モジュールに関する。
例えば車両用等の高い出力電圧が要求される電源として、複数個の電池が電気的に接続された電池モジュールが知られている。一般に、電池モジュールを構成する各電池は、内部の電極体や電解液等が経年劣化し、金属物質の析出や酸化によって膨出し外形状に変化が現れる。このような電池を備える電池モジュールに関して、特許文献1には、複数の電池を積層し、各電池間に絶縁シートを介在させた電池積層体と、電池積層体の積層方向における両端部に設けたエンドプレートと、を備える電池モジュールが開示されている。
電池は、充放電に伴い膨張したり収縮したりする。また、電池は、経年劣化によって膨張する。電池モジュール内の各電池が膨らむと、積層方向において、各電池および絶縁シートが面接触から点接触に近い状態となる。各電池および絶縁シートが点接触する位置は、電池の積層方向に交差する平面において積層方向から見て同じ位置で重なっているとは限らず、接触位置が変わることで積層方向に交差する軸まわりにも各電池が回転変位し、各電池の相対変位が一律ではなく、ばらつきが生じる。各電池の相対変位のばらつきを抑制するため、各電池を3軸拘束にて保持する部品が必要となっていた。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池モジュール内の各電池を1軸拘束で保持しつつ、各電池の相対変位のばらつきを抑制する技術を提供することにある。
本発明のある態様の電池モジュールは、複数の電池を積層した電池積層体と、隣接する前記電池の間に配置されており、いずれか一方の前記電池の積層方向に交差する表面に接触する変位吸収材を有するセパレータと、を備え、前記電池積層体の前記積層方向における両端部分の位置を固定し、前記電池積層体が配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、電池モジュール内の各電池を1軸拘束で保持しつつ、各電池の相対変位のばらつきを抑制することができる。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第1」、「第2」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
(実施形態)
図1は実施形態に係る電池モジュール100の外観を示す斜視図であり、図2は電池モジュール100に含まれる電池積層体2の水平断面図である。電池モジュール100は、直方体形状の筐体1、電池積層体2、セパレータ3、エンドセパレータ41および42を備える。電池モジュール100は、セパレータ3を用いて電池20を1軸拘束で保持し、変位吸収材36によって電池20の相対変位を抑制する。尚、各図において、電池20の積層方向をX方向とし、X方向に交差する水平方向をY方向、X方向に交差する鉛直方向をZ方向とする。
図1は実施形態に係る電池モジュール100の外観を示す斜視図であり、図2は電池モジュール100に含まれる電池積層体2の水平断面図である。電池モジュール100は、直方体形状の筐体1、電池積層体2、セパレータ3、エンドセパレータ41および42を備える。電池モジュール100は、セパレータ3を用いて電池20を1軸拘束で保持し、変位吸収材36によって電池20の相対変位を抑制する。尚、各図において、電池20の積層方向をX方向とし、X方向に交差する水平方向をY方向、X方向に交差する鉛直方向をZ方向とする。
筐体1は、エンドプレート11、サイドプレート12、ベースプレート13およびカバープレート14を備える。エンドプレート11は、電池積層体2における電池20の積層方向の両端部に位置する電池20の外側に設けられる。サイドプレート12は、エンドプレート11を挟み電池積層体2の側面を覆う。ベースプレート13は、電池積層体2の底部を覆うによって構成される。カバープレート14は、電池積層体2の上面を覆う。
電池積層体2は、筐体1の内側に収納されている。電池積層体2は、複数の電池20を一方向に沿って積層して構成されている。各電池間には樹脂材料等で形成されるセパレータ3が設けられている。セパレータ3は、電池積層体2の各電池20を電気的に絶縁する。セパレータ3は、電池積層体2に組込まれて一体化されることから、電池積層体2の一部を構成していると考えてもよい。
図3は、セパレータ3および電池20の外観を示す斜視図である。セパレータ3は、長方形板状の基板30、ホルダ部31、ガイド部32、嵌合部33および変位吸収材36を備える。ホルダ部31は、基板30の底部側および水平方向における両端の3つの側辺部から、基板30の一側に向かって立ち上がる壁体で構成されており、上方は開放されている。
ガイド部32は、ホルダ部31に対応し、基板30の底部側および水平方向における両端の3つの側辺部から、基板30の他側に向かって立ち上がる壁体で構成されており、上方は開放されている。ホルダ部31は、ガイド部32よりも外形寸法が小さく、隣り合うセパレータ3のガイド部32の内側に嵌め合わされる。
図4は、セパレータ3のガイド部32側から見た斜視図である。嵌合部33は、基板30の上部側の側辺部の中央に設けられており、第1嵌合部33aおよび第2嵌合部33bを有する。第1嵌合部33aは、上方およびY方向の両端に設けた壁体で構成されており、基板30の上部側の側辺部の中央からホルダ部31と同じ側に立ち上がるように設けられている。第2嵌合部33bは、第1嵌合部33aと同様に、上方およびY方向の両端に設けた壁体で構成されており、基板30の上部側の側辺部の中央からガイド部32と同じ側に立ち上がるように設けられている。第1嵌合部33aは、第2嵌合部33bよりも外形寸法が小さくなっており、隣り合うセパレータ3に設けられた第2嵌合部33bの内側に嵌め合わされる。
セパレータ3の基板30のガイド部32側には、風路形成部34が形成されている。風路形成部34は、基板30のガイド部32側の面から突起する複数の条で構成されており、各条の間に風路35が形成される。
セパレータ3のホルダ部31の内側には、板状の変位吸収材36が設けられている。電池20は、変位吸収材36に接触し、ホルダ部31の内側に嵌め合わされる。変位吸収材36は、セパレータ3の他の部分よりも剛性が低い樹脂材料等で形成されており、X方向に圧縮変形して電池20の膨らみによる変位を吸収する。
各電池20は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル-水素電池、ニッケル-カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。また、各電池20はいわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶21を有する(図3参照)。外装缶21の一面には図示しない略長方形状の開口が設けられ、この開口を介して外装缶21に電極体や電解液等が収容される。外装缶21の開口には、開口を塞ぐ封口板21aが設けられる。
封口板21aには、長手方向の一端寄りに正極の出力端子22が配置され、他端寄りに負極の出力端子22が配置される。一対の出力端子22はそれぞれ、電極体を構成する正極板、負極板と電気的に接続される。各出力端子22は、封口板21aに形成された貫通孔(図示せず)に挿通される。各出力端子22と各貫通孔との間には、絶縁性のシール部材(図示せず)が介在する。以下の説明では便宜上、封口板21aを電池20の上面、封口板21aと対向する外装缶21の底面を電池20の下面とする。
また、電池20は、上面および下面をつなぐ2つの主表面を有する。この主表面は、電池20が有する6つの面のうち面積の最も大きい面である。主表面は、上面および下面の長辺と接続される長側面である。上面、下面および2つの主表面を除いた残り2つの面は、電池20の側面とする。この側面は、上面および下面の短辺と接続される一対の短側面である。これらの方向および位置は、便宜上規定したものである。したがって、例えば、本発明において上面と規定された部分は、下面と規定された部分よりも必ず上方に位置することを意味するものではない。
封口板21aには、一対の出力端子22の間に弁部24が設けられる。弁部24は、安全弁とも呼ばれ、各電池20が電池内部のガスを噴出するための機構である。弁部24は、外装缶21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。弁部24は、例えば封口板21aの一部に設けられる、他部よりも厚さが薄い薄肉部と、この薄肉部の表面に形成される線状の溝とで構成される。この構成では、外装缶21の内圧が上昇すると、溝を起点に薄肉部が裂けることで開弁される。
複数の電池20は、隣り合う電池20の主表面同士が対向するようにして所定の間隔で積層される。なお、「積層」は、任意の1方向に複数の部材を並べることを意味する。したがって、電池20の積層には、複数の電池20を水平に並べることも含まれる。本実施形態では、電池20は水平に積層されている。各電池20は、出力端子22が同じ方向を向くように配置される。本実施形態の各電池20は、出力端子22が鉛直方向上方を向くように配置される。
エンドセパレータ41および42は、電池積層体2における電池20の積層方向の端部に位置する電池20とエンドプレート11との間に設けられている(図2参照)。エンドセパレータ41は、電池20の積層方向の一端部側に設けられており、セパレータ3の基板30、ガイド部32および風路形成部34に相当する基板41a、ガイド部41bおよび風路形成部41cを有する。
エンドセパレータ42は、電池20の積層方向の他端部側に設けられており、セパレータ3の基板30およびホルダ部31に相当する基板42aおよびホルダ部42bを有する。またエンドセパレータ42は、ホルダ部42bの内部に変位吸収材36が設けられている。尚、エンドセパレータ41および42には、セパレータ3に設けた嵌合部33に相当する部材を適宜設け、該部材が隣り合うセパレータ3の嵌合部33に嵌め合わされるようにしてもよい。
電池積層体2における電池20の積層方向の両端部に設けられる2つのエンドプレート11は、サイドプレート12およびベースプレート13に取り付けられる。電池積層体2、セパレータ3、エンドセパレータ41および42は、積層方向における隣接する各部同士が接触するように2つのエンドプレート11間に配置され1軸拘束(X方向の拘束)で保持されている。また、電池積層体2、セパレータ3、エンドセパレータ41および42を、変位吸収材36がやや圧縮変形した状態で2つのエンドプレート11間に配置し、1軸拘束の内部与圧が高めるようにしてもよい。
次に電池モジュール100の動作を、電池20の膨らみによる変位の発生に関して説明する。図5は変位吸収材36を設けた場合の各電池の変位を説明するための模式図である。図6は比較例としての変位吸収材36を設けない場合の各電池の変位を説明するための模式図である。図5および図6は、電池積層体2を上方から見た平面図に相当する。上述のように、各電池20は、内部の電極体や電解液等が経年劣化し、金属物質の析出や酸化によって膨出し外形状に変化が現れる。各電池20は角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶21を有しており、電池20の6面のうち、面積の最も大きい主表面が膨らむように変形する。
2つのエンドプレート11は、サイドプレート12およびベースプレート13に取り付けられることによって、電池積層体2、セパレータ3、エンドセパレータ41および42が1軸拘束(X方向の拘束)で保持される。電池積層体2、セパレータ3、エンドセパレータ41および42は、変位吸収材36がやや圧縮変形した状態で2つのエンドプレート11間に組込まれることで、1軸拘束の内部与圧が高められる。
図5に示すように、電池20の主平面の膨らみによって積層方向に変形が生じると、セパレータ3等に設けた変位吸収材36が弾性的に圧縮変形し、積層方向に作用する荷重が主平面と変位吸収材36との接触面内で分散する。電池20に作用する荷重が接触面で分散することによって、電池20は元の姿勢に戻る。これにより、電池モジュール100は、電池モジュール100内の各電池20を1軸拘束で保持しつつ、経年劣化で電池20が膨らんでも、電池20が元の姿勢に戻ることで、各電池20の相対変位のばらつきを抑制することができる。
図6に示す比較例では、電池20の主平面の膨らみによって積層方向に変形が生じると、接触点の位置に応じて電池20が変位して各電池の姿勢が変わり、各電池20の相対変位のばらつきが発生してしまう。
セパレータ3は、積層方向における一側に電池20を嵌め込むホルダ部31が設けられており、他側に隣接するセパレータのホルダ部31が嵌め合わされるガイド部32が設けられている。電池モジュール100は、隣接するセパレータ3間でホルダ部31とガイド部32が嵌め合わされることで、積層方向に交差する方向への電池20の変位を抑制することができる。
変位吸収材36は、ホルダ部31の内側に設けられていることによって、電池20に変形が生じた場合に、ホルダ部31と電池20との嵌め合い、電池20と変位吸収材36との接触面によって電池20のセパレータ3における保持性を確保することができる。
セパレータ3は、ガイド部32側に風路形成部34が設けられている。電池モジュール100は、風路形成部34に電池20が接触した状態で、電池20の空冷用の風路35を確保することができる。
(変形例)
図7は、変形例に係る電池積層体2を説明するための模式図である。図7は電池積層体2を上方から見た平面図に相当する。変形例に係る電池積層体2では、変位吸収材36が、セパレータ3における基板30のガイド部32側に設けられている。電池20は、1のセパレータ3のホルダ部31に保持されつつ、隣接するセパレータ3のガイド部32側に設けた変位吸収材36に接触する。これにより、電池20が膨らんだ場合、電池20と変位吸収材36とが面接触することによって、隣接するセパレータ3への電池20の接触面積を確保することができる。
図7は、変形例に係る電池積層体2を説明するための模式図である。図7は電池積層体2を上方から見た平面図に相当する。変形例に係る電池積層体2では、変位吸収材36が、セパレータ3における基板30のガイド部32側に設けられている。電池20は、1のセパレータ3のホルダ部31に保持されつつ、隣接するセパレータ3のガイド部32側に設けた変位吸収材36に接触する。これにより、電池20が膨らんだ場合、電池20と変位吸収材36とが面接触することによって、隣接するセパレータ3への電池20の接触面積を確保することができる。
変形例に係る電池積層体2において、風路形成部34はセパレータ3における基板30のホルダ部31側に設けられており、風路形成部34に電池20が接触した状態で、電池20の空冷用の風路35を確保することができる。
以上、本発明の実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。
尚、実施形態は以下の項目によって特定されてもよい。
[項目1]
複数の電池(20)を積層した電池積層体(2)と、
隣接する前記電池(20)の間に配置されており、いずれか一方の前記電池(20)の積層方向に交差する表面に接触する変位吸収材(36)を有するセパレータ(3)と、を備え、
前記電池積層体(2)の前記積層方向における両端部分の位置を固定し、前記電池積層体(2)が配置されていることを特徴とする電池モジュール(100)。
これにより、電池モジュール(100)は、電池モジュール(100)内の各電池(20)を1軸拘束で保持しつつ、各電池(20)の相対変位のばらつきを抑制することができる。
[項目2]
前記セパレータ(3)は、前記積層方向における一側に前記電池(20)を嵌め込むホルダ部(31)、および他側に隣接するセパレータ(3)のホルダ部(31)が嵌め合わされるガイド部(32)を有することを特徴とする項目1に記載の電池モジュール(100)。これにより、電池モジュール(100)は、隣接するセパレータ(3)間でホルダ部(31)とガイド部(32)が嵌め合わされることで、積層方向に交差する方向への電池(20)の変位を抑制することができる。
[項目3]
前記変位吸収材は、前記一側に設けられていることを特徴とする項目2に記載の電池モジュール(100)。これにより、電池モジュール(100)は、ホルダ部(31)と電池(20)との嵌め合い、電池(20)と変位吸収材(36)との接触面によって電池(20)のセパレータ(3)における保持性を確保することができる。
[項目4]
前記セパレータ(3)の前記他側には、前記他側で配置される前記電池(20)との間の風路(35)が形成されていることを特徴とする項目3に記載の電池モジュール(100)。これにより、電池モジュール(100)は、電池(20)の空冷用の風路(35)を確保することができる。
[項目5]
前記変位吸収材は、前記他側に設けられていることを特徴とする項目2に記載の電池モジュール(100)。これにより、電池モジュール(100)は、隣接するセパレータ(3)への電池(20)の接触面積を確保することができる。
[項目1]
複数の電池(20)を積層した電池積層体(2)と、
隣接する前記電池(20)の間に配置されており、いずれか一方の前記電池(20)の積層方向に交差する表面に接触する変位吸収材(36)を有するセパレータ(3)と、を備え、
前記電池積層体(2)の前記積層方向における両端部分の位置を固定し、前記電池積層体(2)が配置されていることを特徴とする電池モジュール(100)。
これにより、電池モジュール(100)は、電池モジュール(100)内の各電池(20)を1軸拘束で保持しつつ、各電池(20)の相対変位のばらつきを抑制することができる。
[項目2]
前記セパレータ(3)は、前記積層方向における一側に前記電池(20)を嵌め込むホルダ部(31)、および他側に隣接するセパレータ(3)のホルダ部(31)が嵌め合わされるガイド部(32)を有することを特徴とする項目1に記載の電池モジュール(100)。これにより、電池モジュール(100)は、隣接するセパレータ(3)間でホルダ部(31)とガイド部(32)が嵌め合わされることで、積層方向に交差する方向への電池(20)の変位を抑制することができる。
[項目3]
前記変位吸収材は、前記一側に設けられていることを特徴とする項目2に記載の電池モジュール(100)。これにより、電池モジュール(100)は、ホルダ部(31)と電池(20)との嵌め合い、電池(20)と変位吸収材(36)との接触面によって電池(20)のセパレータ(3)における保持性を確保することができる。
[項目4]
前記セパレータ(3)の前記他側には、前記他側で配置される前記電池(20)との間の風路(35)が形成されていることを特徴とする項目3に記載の電池モジュール(100)。これにより、電池モジュール(100)は、電池(20)の空冷用の風路(35)を確保することができる。
[項目5]
前記変位吸収材は、前記他側に設けられていることを特徴とする項目2に記載の電池モジュール(100)。これにより、電池モジュール(100)は、隣接するセパレータ(3)への電池(20)の接触面積を確保することができる。
2 電池積層体、 20 電池、 3 セパレータ、 31 ホルダ部、 32 ガイド部、 35 風路、 36 変位吸収材、 100 電池モジュール。
Claims (5)
- 複数の電池を積層した電池積層体と、
隣接する前記電池の間に配置されており、いずれか一方の前記電池の積層方向に交差する表面に接触する変位吸収材を有するセパレータと、
を備え、
前記電池積層体の前記積層方向における両端部分の位置を固定し、前記電池積層体が配置されていることを特徴とする電池モジュール。 - 前記セパレータは、前記積層方向における一側に前記電池を嵌め込むホルダ部、および他側に隣接するセパレータのホルダ部が嵌め合わされるガイド部を有することを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
- 前記変位吸収材は、前記一側に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の電池モジュール。
- 前記セパレータの前記他側には、前記他側で配置される前記電池との間の風路が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の電池モジュール。
- 前記変位吸収材は、前記他側に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の電池モジュール。
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Ref document number: 2022511560 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21781130 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |