WO2024122059A1 - 電池モジュール - Google Patents

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WO2024122059A1
WO2024122059A1 PCT/JP2022/045508 JP2022045508W WO2024122059A1 WO 2024122059 A1 WO2024122059 A1 WO 2024122059A1 JP 2022045508 W JP2022045508 W JP 2022045508W WO 2024122059 A1 WO2024122059 A1 WO 2024122059A1
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battery module
heat transfer
battery
cooling jacket
transfer member
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泰元 金
慎一郎 日▲高▼
ミンギュ キム
征 溝尻
文聖 岡部
寛和 小松
建三 押原
尚秀 辻
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日産自動車株式会社
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
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    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange

Definitions

  • the present invention relates to a battery module.
  • a known energy storage device has a cell stack in which energy storage cells are stacked, a bus bar connected to the tabs of the energy storage cells, and a tubular flow path formed along the bus bar (see, for example, Patent Document 1).
  • the bus bar is cooled or heated by circulating a heat medium through the flow path.
  • the cooling flow path is in linear contact with the bus bar of the storage cell, and the thermal conduction efficiency between the flow path and the bus bar is poor, resulting in a problem of poor cooling efficiency of the battery cell.
  • the problem that the present invention aims to solve is to provide a battery module that can improve the cooling efficiency of the battery cells.
  • the present invention solves the above problem by providing a heat transfer member that is electrically insulating and covers the periphery of the tabs of multiple battery cells, and a cooling jacket that has an internal space through which a refrigerant flows and is in contact with the heat transfer member.
  • the present invention by covering the periphery of the battery cell tab with a heat transfer member and contacting the heat transfer member with a cooling jacket, it is possible to improve the efficiency of heat conduction between the tab and the heat transfer member, thereby improving the cooling efficiency of the battery cell.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a battery module according to a first modified example.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of the configuration of a battery module according to a second modified example.
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of the configuration of a battery module according to a third modified example.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of the battery module 1A in this embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1.
  • the battery module 1A in this embodiment includes a battery case 10, a plurality of battery cells 20a to 20d (see Figure 2), a pair of bus bars 30a, 30b, a pair of heat transfer members 40a, 40b, a pair of cooling jackets 50a, 50b, and a pair of heat insulating members 60a, 60b.
  • the battery case 10 houses the battery cells 20a to 20d inside. As shown in FIG. 1, the battery case 10 has a case body 11 and a lid member 12.
  • the case body 11 has a box shape with an opening at the top and both ends.
  • the battery cells 20a to 20d are housed inside the case body 11.
  • the lid member 12 closes the opening at the top end of the case body 11.
  • the battery cells 20a to 20d have a flat shape and are stacked on top of each other along the Z direction in the figure.
  • the battery cells 20a to 20d are secondary batteries such as lithium ion secondary batteries.
  • this secondary battery includes a positive electrode, an electrolyte, and a negative electrode.
  • the electrolyte may be a liquid electrolyte or a solid electrolyte.
  • the shape of the battery cells 20a to 20d is not limited to the above.
  • the battery cells 20a to 20d further have metallic positive electrode tabs 21a to 21d connected to the positive electrodes, and metallic negative electrode tabs 22a to 22d connected to the negative electrodes.
  • the positive electrode tabs 21a to 21d extend from a first end 23a of the battery cells 20a to 20d, while the negative electrode tabs 22a to 22d extend from a second end 23b different from the first end 23a.
  • the positive electrode tabs 21a to 21d and the negative electrode tabs 22a to 22d are exposed to the battery case 10 at openings at both ends of the case body 11 of the battery case 10.
  • the positive electrode tab 21a of the battery cell 20a is connected to the metal bus bar 30a by welding or the like.
  • One main surface of the positive electrode tab 21a (the lower surface in this example) is in contact with the heat transfer member 40a, while the other main surface of the positive electrode tab 21a (the upper surface in this example) is exposed from the heat transfer member 40a.
  • the negative electrode tab 22a of battery cell 20a and the positive electrode tab 21b of battery cell 20b are embedded in the heat transfer member 40b and are connected to each other by welding or the like.
  • the negative electrode tab 22b of battery cell 20b and the positive electrode tab 21c of battery cell 20c are embedded in the heat transfer member 40a and are connected to each other by welding or the like.
  • the negative electrode tab 22c of battery cell 20c and the positive electrode tab 21d of battery cell 20d are embedded in the heat transfer member 40a and are connected to each other by welding or the like.
  • the negative electrode tab 22d of the battery cell 20d is connected to the metal bus bar 30b by welding or the like.
  • the other main surface (the upper surface in this example) of the negative electrode tab 22d is in contact with the heat transfer member 40a, while one main surface (the lower surface in this example) of the positive electrode tab 22d is exposed from the heat transfer member 40a.
  • the stacked battery cells 20a-20d are electrically connected in series, and are connected at their upper and lower ends to the bus bars 30a, 30b, respectively. Note that the battery cells 20a-20d do not have to be electrically connected in series, and may be electrically connected in parallel. Also, in this embodiment, the positive electrode tabs 21b-21d and the negative electrode tabs 22a-22c are directly connected to each other, but this is not limited thereto, and they may be electrically connected via bus bars.
  • the heat transfer members 40a, 40b cover both sides of the battery cells 20a-20d and cover the periphery of the positive electrode tabs 21a-21d and the negative electrode tabs 22a-22d.
  • the width of the heat transfer members 40a, 40b is smaller than the width of the first and second ends 23a, 23b of the battery cells 20a-20d.
  • the heat transfer members 40a, 40b are made of a material that is electrically insulating and has a relatively high thermal conductivity.
  • the thermal conductivity of the heat transfer members 40a, 40b may be, for example, 1 to 10 W/mK.
  • the heat transfer members 40a, 40b can be made, for example, by molding a resin containing a filler or the like onto the side surfaces of the battery cells 20a to 20d. Examples of the filler include fibrous or particulate silicon.
  • the heat transfer member 40a is in contact with the bus bars 30a and 30b.
  • a portion of the main surface of the bus bars 30a and 30b is in contact with the heat transfer member 40a, but this is not limited thereto, and a portion of the bus bars 30a and 30b may be embedded in the heat transfer member 40a.
  • a pair of cooling jackets 50a, 50b are provided on the outside of the heat transfer members 40a, 40b.
  • the cooling jacket 50a has a rectangular parallelepiped shape with approximately the same width as the heat transfer member 40a, and is in surface contact with the heat transfer member 40a.
  • the cooling jacket 50b has approximately the same width as the heat transfer member 40b, and is in surface contact with the heat transfer member 40b.
  • the cooling jackets 50a, 50b in this embodiment correspond to an example of the "first cooling jacket" in the present invention.
  • the cooling jackets 50a, 50b are cooling sources that cool the battery cells 20a to 20d via the heat transfer members 40a, 40b.
  • the cooling jackets 50a, 50b are made of, for example, a laminate film having an insulating layer and a metal layer, and in this case, an insulating layer such as a resin layer can be formed on the surface of the metal layer.
  • the cooling jackets 50a, 50b include an internal space 51 through which the refrigerant R flows.
  • the refrigerant may be any fluid capable of cooling the battery cells 20a to 20d, and may be either a liquid or a gas.
  • the cooling jackets 50a, 50b each have parallel portions 52, 52 that extend along a first direction that is substantially parallel to the stacking direction of the battery cells 20a to 20d (Z direction in the figure). Therefore, the internal space 51 in the parallel portions 52 also extends along the first direction, so the refrigerant R also flows along the first direction.
  • the cooling jackets 50a, 50b may be connected to devices such as a pump or a radiator via a flow path.
  • the insulating members 60a, 60b are provided on the outside of the parallel portions 52 of the cooling jackets 50a, 50b.
  • the insulating members 60a, 60b cover the outer surfaces of the heat transfer members 40a, 40b and the cooling jackets 50a, 50b.
  • the insulating members 60a, 60b have a shape that conforms to the outer surfaces of the heat transfer members 40a, 40b and the cooling jackets 50a, 50b, and in this embodiment, they have a U-shape in plan view and are curved so as to protrude toward the outside of the battery module 1A.
  • the insulating members 60a, 60b are made of a material having insulating properties.
  • the insulating material is not particularly limited, but examples thereof include resin materials having insulating properties. More specifically, examples of resin materials having insulating properties include foamed resins such as urethane foam.
  • Such insulating members 60a, 60b can concentrate the heat transferred from the positive and negative electrode tabs 21a-21d, 22a-22d to the cooling jackets 50a, 50b, improving the heat removal effect.
  • the heat transfer members 40a, 40b cover the positive and negative electrode tabs 21a-21d, 22a-22d of the battery cells 20a-20d, and the cooling jackets 50a, 50b are in contact with the heat transfer members 40a, 40b, thereby improving the thermal conduction efficiency between the positive and negative electrode tabs 21a-21d, 22a-22d and the heat transfer members 40a, 40b, and improving the cooling efficiency (heat removal effect) of the battery cells 20a-20d.
  • the cooling efficiency can be improved by the heat transfer members 40a, 40b, so there is no need to enlarge the cooling mechanisms such as the cooling jackets 50a, 50b, and energy saving effects can be obtained.
  • the volumetric energy density, weight energy density, required power amount, and required cost can be satisfied.
  • the heat transfer members 40a, 40b and the positive and negative electrode tabs 21a-21d, 22a-22d are in three-dimensional contact with each other, which improves the thermal conductivity between the heat transfer members 40a, 40b and the positive and negative electrode tabs 21a-21d, 22a-22d, and improves the cooling efficiency of the battery cells 20a-20d.
  • the main body parts (electrode stack parts) of the battery cells 20a to 20d are not directly cooled, but the positive and negative electrode tabs 21a to 21d, 22a to 22d are cooled.
  • the positive and negative electrode tabs 21a to 21d, 22a to 22d are more likely to reach high temperatures than the main body parts of the battery cells 20a to 20d, so the battery module 1A in this embodiment can reduce the risk of temperature rise in the positive and negative electrode tabs 21a to 21d, 22a to 22d.
  • the cooling jackets 50a, 50b have a parallel portion 52 extending in a first direction (Z direction in the figure), but this is not limited to the above.
  • the cooling jackets 50c, 50d may have vertical portions 53a-53e extending along a second direction that is substantially perpendicular to the first direction.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a battery module 1B according to the first modified example.
  • the battery module 1B of this modified example differs from the battery module 1A of the above embodiment in that (1) the cooling jackets 50a, 50b have vertical portions 53a-53e extending along the second direction (Y direction in the figure).
  • the configuration is otherwise the same as in the above embodiment.
  • the same reference numerals will be used to designate the same configuration as in the above embodiment, and description thereof will be omitted.
  • the cooling jacket 50c has tubular vertical portions 53a and 53b.
  • the vertical portions 53a and 53b extend along the second direction (Y direction in the figure).
  • the vertical portion 53a is embedded in the heat transfer member 40a so as to be located between the positive electrode tab 21a and the negative electrode tab 22b.
  • the vertical portion 53b is embedded in the heat transfer member 40a so as to be located between the positive electrode tab 21c and the negative electrode tab 22d.
  • the cooling jacket 50c has a serpentine shape in which the above-mentioned vertical portions 53a and 53b are located between the positive electrode tab 21a and the negative electrode tab 22b and between the positive electrode tab 21c and the negative electrode tab 22d, and the vertical portions 53a and 53b are connected to each other via curved portions of the serpentine shape.
  • the vertical portions 53a and 53b may be separate.
  • the cooling jacket 50d has tubular vertical portions 53c to 53e.
  • the vertical portions 53c to 53e also extend along the second direction (Y direction in the figure).
  • the vertical portion 53c is located above the negative electrode tab 22a, and a part of the vertical portion 53c is exposed from the heat transfer member 40b.
  • the vertical portion 53d is embedded in the heat transfer member 40b so as to be located between the positive electrode tab 21b and the negative electrode tab 22c.
  • the vertical portion 53e is located below the positive electrode tab 21d, and a part of the vertical portion 53e is exposed from the heat transfer member 40b.
  • the cooling jacket 50d also has a serpentine shape, and the vertical portions 53c to 53e are connected to each other via curved portions of the serpentine shape.
  • the vertical portions 53c to 53e may be separate.
  • the cooling jackets 50c, 50d are embedded in the heat transfer members 40a, 40b, so the distance between the cooling jackets 50c, 50d and the positive and negative electrode tabs 21a-21d, 22a-22d can be reduced. This improves the cooling efficiency.
  • cooling jackets 50a, 50b are provided only on the tip 24 side of the positive and negative electrode tabs 21a to 21d, 22a to 22d, but this is not limited to the above.
  • cooling jackets 50e to 50h may be further provided, as in the second modified example below.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of the configuration of a battery module 1C according to the second modified example. Below, only the differences between the battery module 1C according to the second modified example and the battery module 1A according to the above embodiment will be described, and the same components as those in the battery module 1A will be denoted by the same reference numerals and will not be described.
  • the cooling jackets 50e, 50f are provided on both sides of the positive and negative electrode tabs 21a, 22b, 21c, and 22d along the first ends 23a of the battery cells 20a to 20d.
  • the cooling jackets 50e, 50f have parallel portions 52, similar to the above embodiment.
  • the parallel portions 52 of the cooling jackets 50e, 50f have a width corresponding to the sides of the positive and negative electrode tabs 21a, 22b, 21c, and 22d, and are narrower than the width of the parallel portion 52 of the cooling jacket 50a.
  • cooling jackets 50g and 50h are provided on both sides of the positive and negative electrode tabs 22a, 21b, 22c, and 21d along the second ends 23b of the battery cells 20a to 20d.
  • the cooling jackets 50g and 50h also have parallel portions 52, similar to the cooling jackets 50e and 50f.
  • cooling jackets 50a, 50b, 50g to 50h are embedded in the heat transfer members 40a, 40b, but this is not limited thereto, and they may be in contact with the heat transfer members 40a, 40b from the outside.
  • the battery module 1C in this second modified example can improve the cooling efficiency, similar to the battery module 1A in the above embodiment.
  • the cooling efficiency can be further improved by increasing the number of cooling jackets.
  • the positive and negative electrode tabs extend from the first end and the second end, but this is not limited to the above. As in the third modified example below, the positive and negative electrode tabs may extend from the same end (the second end 23b in the modified example below).
  • cooling jacket 50a is also embedded in and in contact with the heat transfer member 40b.
  • cooling jackets 50i, 50j are provided on both sides of the positive and negative electrode tabs 21a, 22b, 21c, 22d, and cooling jackets 50j, 50k are provided on both sides of the positive and negative electrode tabs 22a, 21b, 22c, 21d.
  • the cooling jackets 50i to 50k in this modified example have the same configuration as the cooling jackets 50e to 50h in the second modified example.
  • the battery module 1D in this third modified example can improve cooling efficiency, similar to the battery module 1A in the above embodiment.
  • the cooling efficiency can be further improved by increasing the number of cooling jackets, similar to the second modified example.

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Abstract

電池モジュール（１Ａ）は、相互に積層された複数の電池セル（２０ａ～２０ｄ）と、電気絶縁性を有し、複数の電池セル（２０ａ～２０ｄ）の正負極タブ（２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄ）の周囲を覆う伝熱部材（４０ａ，４０ｂ）と、冷媒（Ｒ）を流す内部空間（５１）を有すると共に、伝熱部材（４０ａ，４０ｂ）と接触する冷却ジャケット（５０ａ，５０ｂ）と、を備える。

Description

電池モジュール
　本発明は、電池モジュールに関するものである。
　蓄電セルを積層したセルスタックと、蓄電セルのタブに結合されたバスバと、バスバに沿って形成された管状の流路と、を有する蓄電装置が知られている（例えば、特許文献１）。この蓄電装置では、流路に熱媒体を流通させることにより、バスバを冷却又は加熱している。
特開２０２０－２４８８６号公報
　しかしながら、上記従来技術における蓄電セルでは、蓄電セルのバスバに対して、冷却用の流路が線状に接触しており、流路とバスバの間の熱伝導効率が悪いため、電池セルの冷却効率が悪化してしまうという問題がある。
　本発明が解決しようとする課題は、電池セルの冷却効率の向上を図ることができる電池モジュールを提供することである。
　本発明は、電気絶縁性を有し、複数の電池セルのタブの周囲を覆う伝熱部材と、冷媒を流す内部空間を有すると共に、伝熱部材と接触する冷却ジャケットと、を設けることによって上記課題を解決する。
　本発明によれば、伝熱部材により電池セルのタブの周囲を覆うと共に、伝熱部材に冷却ジャケットを接触させることによって、タブと伝熱部材との間の熱伝導効率を向上させることができ、電池セルの冷却効率の向上を図ることができる。
図１は、本発明の実施形態に係る電池モジュールの構成の一例を示す斜視図である。 図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。 図３は、第１変形例に係る電池モジュールの構成の一例を示す断面図である。 図４は、第２変形例に係る電池モジュールの構成の一例を示す平面図である。 図５は、第３変形例に係る電池モジュールの構成の一例を示す平面図である。
　本実施形態における電池モジュール１Ａを図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る電池モジュール１Ａの構成の一例を示す斜視図、図２は図１のII-II線に沿った断面図である。
　図１及び図２に示すように、本実施形態における電池モジュール１Ａは、バッテリケース１０と、複数の電池セル２０ａ～２０ｄ（図２参照）と、一対のバスバ３０ａ，３０ｂと、一対の伝熱部材４０ａ，４０ｂと、一対の冷却ジャケット５０ａ，５０ｂと、一対の断熱部材６０ａ，６０ｂと、を備えている。
　バッテリケース１０は、電池セル２０ａ～２０ｄを内部に収容する。図１に示すように、このバッテリケース１０は、ケース本体１１と、蓋部材１２と、を有している。ケース本体１１は、上端と両端が開口した箱形状を有している。このケース本体１１の内部に電池セル２０ａ～２０ｄが収容される。蓋部材１２は、このケース本体１１の上端の開口を閉じている。
　図２に示すように、電池セル２０ａ～２０ｄは、扁平形状を有しており、図中のＺ方向に沿って相互に積層されている。電池セル２０ａ～２０ｄは、リチウムイオン二次電池等の二次電池である。この二次電池は、特に図示しないが、正極と、電解質と、負極と、を含んでいる。なお、電解質は、液体電解質であってもよいし、固体電解質であってもよい。また、電池セル２０ａ～２０ｄの形状も上記に限定されない。
　電池セル２０ａ～２０ｄは、正極に接続された金属製の正極タブ２１ａ～２１ｄと、負極に接続された金属製の負極タブ２２ａ～２２ｄと、をさらに有している。正極タブ２１ａ～２１ｄは、電池セル２０ａ～２０ｄの第１端部２３ａから延出しており、一方で、負極タブ２２ａ～２２ｄは第１端部２３ａと異なる第２端部２３ｂから延出している。正極タブ２１ａ～２１ｄ及び負極タブ２２ａ～２２ｄは、バッテリケース１０のケース本体１１の両端の開口において、バッテリケース１０に対して露出している。
　電池セル２０ａの正極タブ２１ａは、金属製のバスバ３０ａと溶接等により接続されている。また、正極タブ２１ａの一方の主面（本例では下面）は伝熱部材４０ａに接触しており、一方で、正極タブ２１ａの他方の主面（本例では上面）は伝熱部材４０ａから露出している。
　電池セル２０ａの負極タブ２２ａと電池セル２０ｂの正極タブ２１ｂは、伝熱部材４０ｂに埋設されていると共に、溶接等により相互に接続されている。また、電池セル２０ｂの負極タブ２２ｂと電池セル２０ｃの正極タブ２１ｃは、伝熱部材４０ａに埋設されていると共に、溶接等により相互に接続されている。また、電池セル２０ｃの負極タブ２２ｃと電池セル２０ｄの正極タブ２１ｄは、伝熱部材４０ａに埋設されていると共に、溶接等により相互に接続されている。
　一方で、電池セル２０ｄの負極タブ２２ｄは、金属製のバスバ３０ｂと溶接等により接続されている。また、負極タブ２２ｄの他方の主面（本例では上面）は伝熱部材４０ａに接触しており、一方で、正極タブ２２ｄの一方の主面（本例では下面）は伝熱部材４０ａから露出している。
　上記のように、本実施形態では、相互に積層する電池セル２０ａ～２０ｄは、電気的に直列に接続されており、その上端及び下端において、バスバ３０ａ，３０ｂのそれぞれに接続されている。なお、電池セル２０ａ～２０ｄは、電気的に直列に接続されていなくともよく、電気的に並列に接続されていてもよい。また、本実施形態では、正極タブ２１ｂ～２１ｄと負極タブ２２ａ～２２ｃが相互に直接接続されているが、これに限定されず、バスバを介して電気的に接続されていてもよい。
　伝熱部材４０ａ，４０ｂは、電池セル２０ａ～２０ｄの両側面を覆っており、正極タブ２１ａ～２１ｄと負極タブ２２ａ～２２ｄの周囲を覆っている。本実施形態における伝熱部材４０ａ，４０ｂの幅は、電池セル２０ａ～２０ｄの第１及び第２端部２３ａ，２３ｂの幅よりも小さくなっている。
　この伝熱部材４０ａ，４０ｂは、電気絶縁性を有すると共に、熱伝導率が比較的高い部材から構成されている。この伝熱部材４０ａ，４０ｂの熱伝導率は、例えば、１～１０Ｗ／ｍＫであってもよい。この伝熱部材４０ａ，４０ｂとしては、例えば、フィラー等を含む樹脂を電池セル２０ａ～２０ｄの側面において成型することで作成することができる。フィラーとしては、例えば、繊維状又は粒子状のシリコン等を例示することができる。
　また、本実施形態における伝熱部材４０ａは、バスバ３０ａ，３０ｂに接触している。本実施形態では、バスバ３０ａ，３０ｂの主面の一部が伝熱部材４０ａに接触しているがこれに限定されず、バスバ３０ａ，３０ｂの一部が伝熱部材４０ａに埋設されていてもよい。
　伝熱部材４０ａ，４０ｂの外側には、一対の冷却ジャケット５０ａ，５０ｂが設けられている。図１に示すように、冷却ジャケット５０ａは、伝熱部材４０ａと略同一の幅を有する直方体形状を有しており、伝熱部材４０ａと面接触している。同様に、冷却ジャケット５０ｂは、伝熱部材４０ｂと略同一の幅を有しており、伝熱部材４０ｂと面接触している。本実施形態における冷却ジャケット５０ａ，５０ｂが、本発明における「第１冷却ジャケット」の一例に相当する。
　この冷却ジャケット５０ａ，５０ｂは、伝熱部材４０ａ，４０ｂを介して電池セル２０ａ～２０ｄを冷却する冷却源である。冷却ジャケット５０ａ，５０ｂは、例えば、絶縁層と金属層を有するラミネートフィルム等から構成されており、この場合、金属層の表面に樹脂層などの絶縁層が形成されているものとすることができる。
　この冷却ジャケット５０ａ，５０ｂは、冷媒Ｒを流す内部空間５１を含んでいる。なお、冷媒は、電池セル２０ａ～２０ｄを冷却可能な流体であればどのようなものを使用してもよく、液体であってもよいし、気体であってもよい。
　本実施形態における冷却ジャケット５０ａ，５０ｂは、電池セル２０ａ～２０ｄの積層方向（図中のＺ方向）に実質的に平行な第１方向に沿って延在している平行部５２，５２をそれぞれ有している。このため、平行部５２において内部空間５１も第１の方向に沿って延在しているので、冷媒Ｒも第１の方向に沿って流す。なお、特に図示しないが、冷却ジャケット５０ａ，５０ｂは、流路を介してポンプやラジエータなどの装置に接続されていてもよい。
　冷却ジャケット５０ａ，５０ｂの平行部５２の外側に、断熱部材６０ａ，６０ｂが設けられている。本実施形態における断熱部材６０ａ，６０ｂは、伝熱部材４０ａ，４０ｂと冷却ジャケット５０ａ，５０ｂの外面を覆っている。断熱部材６０ａ，６０ｂは、伝熱部材４０ａ，４０ｂと冷却ジャケット５０ａ，５０ｂの外面に沿った形状を有しており、本実施形態におけるでは、平面視においてコの字（Ｕ字）形状を有しており、電池モジュール１Ａの外側に向かって突出するように湾曲している。
　断熱部材６０ａ，６０ｂは、断熱性を有する材料から構成されている。断熱性を有する材料としては、特に限定されないが、例えば、断熱性を有する樹脂材料等を例示できる。断熱性を有する樹脂材料としては、より具体的には、発泡ウレタン等の発泡樹脂を例示することができる。このような断熱部材６０ａ，６０ｂにより、正負極タブ２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄから伝わる熱を冷却ジャケット５０ａ，５０ｂに集中させることができるので、抜熱効果を向上できる。
　以上のような本実施形態における電池モジュール１Ａであれば、伝熱部材４０ａ，４０ｂにより電池セル２０ａ～２０ｄの正負極タブ２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄの周囲を覆うと共に、伝熱部材４０ａ，４０ｂに冷却ジャケット５０ａ，５０ｂを接触させることによって、正負極タブ２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄと伝熱部材４０ａ，４０ｂとの間の熱伝導効率を向上させることができ、電池セル２０ａ～２０ｄの冷却効率（抜熱効果）の向上を図ることができる。
　また、このような電池モジュール１Ａであれば、伝熱部材４０ａ，４０ｂにより冷却効率を向上させることができるため、冷却ジャケット５０ａ，５０ｂ等の冷却機構を大型化する必要がなくなり、省エネルギー効果を得ることもできる。その結果、体積エネルギー密度、重量エネルギー密度、要求電力量、及び要求コストを満足することができる。
　特に、本実施形態では、伝熱部材４０ａ，４０ｂと正負極タブ２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄが立体的に接触しているので、伝熱部材４０ａ，４０ｂと正負極タブ２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄとの間の熱伝導率を向上させることができ、電池セル２０ａ～２０ｄの冷却効率の向上を図ることができる。
　また、本実施形態では、電池セル２０ａ～２０ｄの本体部分（電極の積層部分）を直接的に冷却するのではなく、正負極タブ２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄを冷却している。本発明者の知見によれば、電池セル２０ａ～２０ｄの本体部分よりも正負極タブ２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄの方がより高温となりやすいため、本実施形態における電池モジュール１Ａであれば、正負極タブ２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄの温度上昇によるリスクを低減することができる。
　なお、上記実施形態では、冷却ジャケット５０ａ，５０ｂが第１方向（図中のＺ方向）に延在する平行部５２を有する場合を説明しているがこれに限定されない。例えば、以下の第１変形例のように、冷却ジャケット５０ｃ、５０ｄが第１方向に実質的に垂直な第２方向に沿って延在する垂直部５３ａ～５３ｅを有していてもよい。
　図３は、第１変形例に係る電池モジュール１Ｂの構成の一例を示す断面図である。本変形例の電池モジュール１Ｂ、図３に示すように、上記実施形態の電池モジュール１Ａのと比較して、（１）冷却ジャケット５０ａ，５０ｂが第２方向（図中のＹ方向）に沿って延在する垂直部５３ａ～５３ｅを有している点で、上記実施形態の電池モジュール１Ａと相違している。但し、これ以外の構成は上記実施形態と同様である。以下に、第１変形例における電池モジュール１Ｂについて上記実施形態との相違点についてのみ説明し、上記実施形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　第１変形例において、冷却ジャケット５０ｃは、管状の垂直部５３ａ，５３ｂを有している。垂直部５３ａ，５３ｂは、第２方向（図中のＹ方向）に沿って延在している。また、垂直部５３ａは、正極タブ２１ａと負極タブ２２ｂとの間に位置するように伝熱部材４０ａに埋設されている。一方で、垂直部５３ｂは、正極タブ２１ｃと負極タブ２２ｄの間に位置するように伝熱部材４０ａに埋設されている。特に図示しないが、冷却ジャケット５０ｃは、正極タブ２１ａと負極タブ２２ｂの間と、正極タブ２１ｃと負極タブ２２ｄの間と、に上述の垂直部５３ａ，５３ｂが位置するような蛇行形状を有しており、垂直部５３ａ，５３ｂは、蛇行形状の湾曲部分を介して相互に接続されている。なお、垂直部５３ａ，５３ｂが別体であってもよい。
　冷却ジャケット５０ｄは、管状の垂直部５３ｃ～５３ｅを有している。垂直部５３ｃ～５３ｅも、第２方向（図中のＹ方向）に沿って延在している。垂直部５３ｃは負極タブ２２ａの上方に位置しており、垂直部５３ｃの一部は伝熱部材４０ｂから露出している。一方で、垂直部５３ｄは、正極タブ２１ｂと負極タブ２２ｃの間に位置するように伝熱部材４０ｂに埋設されている。また、垂直部５３ｅは、正極タブ２１ｄの下方に位置しており、垂直部５３ｅの一部は伝熱部材４０ｂから露出している。特に図示しないが、冷却ジャケット５０ｄも、蛇行形状を有しており、垂直部５３ｃ～５３ｅは、蛇行形状の湾曲部分を介して相互に接続されている。なお、垂直部５３ｃ～５３ｅが別体であってもよい。
　このような第１変形例における電池モジュール１Ｂであっても、上記実施形態における電池モジュール１Ａと同様に、冷却効率の向上を図ることができる。
　特に、本変形例では、冷却ジャケット５０ｃ，５０ｄが伝熱部材４０ａ，４０ｂに埋設されているので、冷却ジャケット５０ｃ，５０ｄと正負極タブ２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄとの間の距離を小さくできる。このため、冷却効率の向上を図ることができる。
　また、上記実施形態では、冷却ジャケット５０ａ，５０ｂが正負極タブ２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄの先端２４側にのみ設けられている場合を説明しているがこれに限定されない。例えば、以下の第２変形例のように、冷却ジャケット５０ｅ～５０ｈがさらに設けられていてもよい。
　図４は、第２変形例に係る電池モジュール１Ｃの構成の一例を示す平面図である。以下、第２変形例における電池モジュール１Ｃについて上記実施形態の電池モジュール１Ａとの相違点についてのみ説明し、電池モジュール１Ａと同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　第２変形例では、冷却ジャケット５０ｅ，５０ｆは、電池セル２０ａ～２０ｄの第１端部２３ａに沿って正負極タブ２１ａ，２２ｂ，２１ｃ，２２ｄの両側に設けられている。この冷却ジャケット５０ｅ，５０ｆは、上記実施形態と同様に平行部５２を有している。但し、冷却ジャケット５０ｅ，５０ｆの平行部５２は、正負極タブ２１ａ，２２ｂ，２１ｃ，２２ｄのの側面に対応する幅を有しており、冷却ジャケット５０ａの平行部５２の幅よりも幅狭となっている。
　同様に、冷却ジャケット５０ｇ，５０ｈは、電池セル２０ａ～２０ｄの第２端部２３ｂに沿って正負極タブ２２ａ，２１ｂ，２２ｃ，２１ｄの両側に設けられている。この冷却ジャケット５０ｇ，５０ｈも、冷却ジャケット５０ｅ，５０ｆと同様に平行部５２を有している。
　なお、本実施形態では、冷却ジャケット５０ａ，５０ｂ，５０ｇ～５０ｈは、伝熱部材４０ａ，４０ｂに埋設されているが、これに限定されず、伝熱部材４０ａ，４０ｂに外側から接触していてもよい。
　この第２変形例における電池モジュール１Ｃであっても、上記実施形態における電池モジュール１Ａと同様に、冷却効率の向上を図ることができる。また、特に、本変形例では、冷却ジャケットの数を増やすことにより、冷却効率をより向上させることができる。
　また、上記実施形態では、正負極タブが第１端部と第２端部から延出している場合を説明しているがこれに限定されない。以下の第３変形例のように、正負極タブが同一の端部（下記変形例では第２端部２３ｂ）から延出していてもよい。
　この場合、冷却ジャケット５０ａも伝熱部材４０ｂに埋設されて接触している。この第３変形例では、正負極タブ２１ａ，２２ｂ，２１ｃ，２２ｄの両側に冷却ジャケット５０ｉ，５０ｊが設けられ、正負極タブ２２ａ，２１ｂ，２２ｃ，２１ｄの両側に冷却ジャケット５０ｊ，５０ｋが設けられている。なお、本変形例における冷却ジャケット５０ｉ～５０ｋは、第２変形例における冷却ジャケット５０ｅ～５０ｈと同様の構成を有している。
　この第３変形例における電池モジュール１Ｄであっても、上記実施形態における電池モジュール１Ａと同様に、冷却効率の向上を図ることができる。また、特に、本変形例においても、第２変形例と同様に冷却ジャケットの数を増やすことにより、冷却効率をより向上させることができる。
１Ａ，…電池モジュール
　１０…バッテリケース
　　１１…ケース本体
　　１２…蓋部材
　２０ａ～２０ｄ…電池セル
　　２１ａ～２１ｄ…正極タブ
　　２２ａ～２２ｄ…負極タブ
　　２３ａ，２３ｂ…第１及び第２端部
　　２４…先端
　３０ａ，３０ｂ…バスバ
　４０ａ，４０ｂ…伝熱部材
　５０ａ～５０ｄ…冷却ジャケット
　　５１…内部空間
　　５２…平行部
　　５３ａ～５３ｄ…垂直部
　６０ａ，６０ｂ…断熱部材
Ｒ…冷媒

Claims (10)

  1. 　相互に積層された複数の電池セルと、
    　電気絶縁性を有し、前記複数の電池セルのタブの周囲を覆う伝熱部材と、
    　冷媒を流す内部空間を有すると共に、前記伝熱部材と接触する冷却ジャケットと、を備える電池モジュール。
  2. 　請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
    　前記冷却ジャケットは、前記複数の電池セルの積層方向に実質的に平行な第１方向に沿って延在する平行部を有しており、
    　前記冷媒は、前記平行部において前記第１方向に沿って流れる電池モジュール。
  3. 　請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
    　前記冷却ジャケットは、前記複数の電池セルの積層方向に実質的に垂直な第２方向に沿って延在する垂直部を有しており、
    　前記冷媒は、前記垂直部において前記第２方向に沿って流れる電池モジュール。
  4. 　請求項２又は３に記載の電池モジュールにおいて、
    　前記冷却ジャケットは、前記伝熱部材の外側に設けられている電池モジュール。
  5. 　請求項２又は３に記載の電池モジュールにおいて、
    　前記冷却ジャケットは、前記伝熱部材に埋設されている電池モジュール。
  6. 　請求項５に記載の電池モジュールにおいて、
    　前記冷却ジャケットは、複数の前記タブ同士の間に位置する電池モジュール。
  7. 　請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
    　前記タブは、正極タブと、負極タブと、を含み、
    　前記正極タブ及び前記負極タブは、前記電池セルの同一の端部からそれぞれ延出しているか、又は、前記電池セルの異なる端部からそれぞれ延出している電池モジュール。
  8. 　請求項７に記載の電池モジュールにおいて、
    　前記冷却ジャケットは、前記タブの先端側に配置された配置された第１冷却ジャケットを含む電池モジュール。
  9. 　請求項７又は８に記載の電池モジュールにおいて、
    　前記冷却ジャケットは、前記端部に沿って前記タブの両側に第２冷却ジャケットを含む電池モジュール。
  10. 　請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
    　前記電池モジュールは、前記冷却ジャケットを覆う断熱部材をさらに備える電池モジュール。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08138762A (ja) * 1994-11-14 1996-05-31 Honda Motor Co Ltd バッテリ温度調節装置
JP2013229266A (ja) * 2012-04-27 2013-11-07 Automotive Energy Supply Corp 組電池
WO2020065709A1 (ja) * 2018-09-25 2020-04-02 本田技研工業株式会社 電池モジュール
CN112768807A (zh) * 2021-01-29 2021-05-07 苏州阿福机器人有限公司 一种散热电芯组

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08138762A (ja) * 1994-11-14 1996-05-31 Honda Motor Co Ltd バッテリ温度調節装置
JP2013229266A (ja) * 2012-04-27 2013-11-07 Automotive Energy Supply Corp 組電池
WO2020065709A1 (ja) * 2018-09-25 2020-04-02 本田技研工業株式会社 電池モジュール
CN112768807A (zh) * 2021-01-29 2021-05-07 苏州阿福机器人有限公司 一种散热电芯组

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