JP2015118792A

JP2015118792A - 二次電池モジュール

Info

Publication number: JP2015118792A
Application number: JP2013261136A
Authority: JP
Inventors: 亮金田; Akira Kaneda; 中山　博之; Hiroyuki Nakayama; 博之中山; 純平寺島; Junpei Terajima
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-25

Abstract

【課題】外部から圧力が加えられた際に内部エネルギーを放出できる構成を提供する。
【解決手段】二次電池モジュールは、正極および負極を有する第一および第二単電池１０，２０と、第一単電池１０の正極１１に接続されるバスバー１１０と、第二単電池２０の負極２２に接続されるバスバー１２０とを備え、第一および第二導電部材１１０，１２０が対向して配置されており、バスバー１１０は第二単電池２０に向かい合うように第一単電池１０の側面に延在する第一延長部１１１を有し、バスバー１２０は第一単電池１０に向かい合う第二延長部１２１を有し、外部から圧力が加えられて第一単電池１０が第二単電池２０に近接すると第一延長部１１１が第二延長部１２１に接触する。
【選択図】図３

Description

この発明は二次電池モジュールに関し、より特定的には複数の単電池を有する二次電池モジュールに関するものである。

従来、二次電池モジュールは、たとえば特開２００３−２４２９５６号公報（特許文献１）、特開２００５−３２２６４７号公報（特許文献２）、特開２０１３−３３０１号公報（特許文献３）に開示されている。

特開２００３−２４２９５６号公報特開２００５−３２２６４７号公報特開２０１３−３３０１号公報

特許文献１では、正の電極端子と負の電極端子とを設けた１０個のバッテリセルを、隣り合う端子が正と負互い違いになるように配置されたバッテリモジュールが開示されている。この構成では、外部から圧力が加えられたときに電池内にエネルギーが残ったままバッテリセルが変形するという問題があった。

そこで、この発明では、上記の問題を解決するためになされたものであり、外部から圧力が加えられたときに単電池内のエネルギを放出することが可能な二次電池モジュールを提供することを目的とするものである。

この発明に従った二次電池モジュールは、正極および負極を有し、正極および負極が互い違いに配置される第一および第二単電池と、第一単電池の正極および負極の一方に接続される第一導電部材と、第二単電池の正極および負極の他方に接続される第二導電部材とを備え、第一および第二導電部材が対向して配置されており、第一導電部材は第二単電池に向かい合うように第一単電池の側面から突出する第一延長部を有し、外部から圧力が加えられて第一単電池が第二単電池に近接すると第一延長部が第二導通部材に接触する。

このように構成された、二次電池モジュールでは、外部から圧力が加えられて第一単電池が第二単電池に近接すると第一延長部が第二導通部材に接触するため、第一および第二単電池を電気的に接続することで、これらの単電池の内部エネルギーを放出することが可能である。

上記のように構成された二次電池モジュールにおいては、外部から圧力が加えられた場合に単電池の内部エネルギーを放出することが可能となる。

実施の形態１に従った、複数の単電池を有する二次電池モジュールの斜視図である。実施の形態１に従った、第一延長部を有するバスバーの斜視図である。実施の形態１に従った、複数の単電池を有する二次電池モジュールの正面図である。外部から圧力が加わってバスバー同士が接触した二次電池モジュールの正面図である。比較例１に従ったバスバーの斜視図である。実施の形態２に従った、複数の単電池を有する二次電池モジュールの正面図である。実施の形態２に従った、複数の単電池を有する二次電池モジュールの側面図である。比較例２に従った、複数の単電池を有する二次電池モジュールの側面図である。複数の単電池からなる二次電池モジュールの斜視図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態において、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に従った、複数の単電池を有する二次電池モジュールの斜視図である。図２は、実施の形態１に従った、第一延長部を有するバスバーの斜視図である。図３は、実施の形態１に従った、複数の単電池を有する二次電池モジュールの正面図である。図４は、外部から圧力が加わってバスバー同士が接触した二次電池モジュールの正面図である。

図１から図３を参照して、二次電池モジュールは、正極１１，２１および負極１２，２２を有する第一および第二単電池１０，２０と、第一単電池１０の正極１１および負極１２の一方に接続される第一導電部材としてのバスバー１１０と、第二単電池２０の正極２１および負極２２の他方に接続される第二導電部材としてのバスバー１２０とを備え、第一および第二導電部材１１０，１２０が対向して配置されており、バスバー１１０は第二単電池２０に向かい合うように第一単電池１０の側面に延在する第一延長部１１１を有し、バスバー１２０は第一単電池１０に向かい合うように第二単電池２０の側面に延在する第二延長部１２１を有し、外部から圧力が加えられて第一単電池１０が第二単電池２０に近接すると第一延長部１１１が第二延長部１２１に接触する。負極１２と正極２１は、第三導電部材１３０により接続されている。

バスバー１１０、バスバー１２０および第三導電部材１３０はそれぞれバスバーにより構成されている。バスバー１１０には、端子を挿入するための貫通穴１１３，１１４が設けられている。バスバー１１０は、両端部に第一延長部１１１，１１２を有する。

矢印１９，２９で示すように外部から第一単電池１０および第二単電池２０に圧力が加わると第一延長部１１１が第二延長部１２１に接触する。これにより、第一および第二単電池１０，２０の内部エネルギーを放出することが可能となる。

電池モジュールでは、角型構造の電池セルとしての単電池が複数接続されている。単電池が内部エネルギー持っている状態で圧壊したときに図４で示すように短絡する。少なくとも一箇所に、隣接する単電池と短絡回路となることができる導通面が設けられている。

（比較例１）
図５は、比較例１に従った第一導電部材の斜視図である。図５を参照して、バスバー１１０に貫通穴１２１，１２２は設けられているが、延長部は設けられていない。その結果、図４で示すように、外部から圧力が加わった場合に短絡することが困難である。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に従った、複数の単電池を有する二次電池モジュールの正面図である。図７は、実施の形態２に従った、複数の単電池を有する二次電池モジュールの側面図である。

図６および図７を参照して、この実施の形態では、端子２１０が第一延長部２１１を有し、端子２２０が第二延長部２２１を有する。ガスケット２１５上にＺ型の端子２１０が配置されており、端子２１０の端部が第一延長部２１１を構成している。

（比較例２）
図８は、比較例２に従った、複数の単電池を有する二次電池モジュールの側面図である。図８を参照して、比較例２では、端子の端部に第一延長部が設けられていない。そのため、外部から圧力が加わった場合に短絡することが困難である。

（実施の形態３）
実施の形態３では、さまざまな方向に単電池を移動させて短絡が生じるかを調べた。図９は、複数の単電池からなる二次電池モジュールの斜視図である。第一から第三単電池１０，２０，３０をバスバー１１０，１２０，１３０，１４０で接続した。バスバー１１０，１２０，１３０，１４０の形状は、実施の形態１または比較例１のものとした。

矢印２９，３９で示す方向から圧力を加えて二次電池モジュールを圧壊した。この時、セル（単電池）を厚み方向（Ａ）、幅方向（Ｂ）および高さ方向（Ｃ）に移動させて短絡が生じるかどうかを調べた。実施の形態１に従ったバスバーを有する二次電池と、比較例１に従ったバスバーを有する二次電池とで、セルの移動方向（Ａ）から（Ｃ）と、短絡の有無を調べた。その結果、実施の形態１に従ったバスバーを有する二次電池モジュールでは、厚み方向（Ａ）、幅方向（Ｂ）、および高さ方向（Ｃ）のいずれに移動した場合であっても短絡が発生したのに対して、比較例１に従ったバスバーを有する二次電池モジュールでは、厚み方向（Ａ）、幅方向（Ｂ）、および高さ方向（Ｃ）のいずれに移動した場合であっても短絡が発生しなかった。

以上、ここで示した実施の形態はさまざまに変更することが可能である。導通面としての第一延長部１１１，１１２および第二延長部１２１は樹脂等で覆われており平常時は絶縁されており（１）熱により樹脂が溶融して導電体が露出する構成とすることがかのうであり、また（２）圧縮等により樹脂が物理的に破壊されて導電体が露出する構成とされていもよい。

二次電池モジュールとしては、リチウム二次電池だけでなく、導電部材を用いるさまさまな二次電池とすることができる。さらに、二次電池は、車載用、据置用、携帯用などの用途で用いることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、複数の単電池を有する二次電池モジュールの分野において用いることができる。

１二次電池、３０電池ケース、１００正極、１０１集電端子、１０５電流遮断機構、１１１薄肉部分、１２０反転板、１２１圧力感知面、１３０接続端子、１４０封口板、１５０絶縁部材、１６０導電部材、５０１貫通孔、５０２薄膜部、５１３座繰り部。

Claims

正極および負極を有し、この正極および負極が互い違いに配置される第一および第二単電池と、
前記第一単電池の正極および負極の一方に接続される第一導電部材と、
前記第二単電池の正極および負極の他方に接続される第二導電部材とを備え、
前記第一および第二導電部材が対向して配置されており、
前記第一導電部材は前記第二単電池に向かい合うように前記第一単電池の側面から突出する第一延長部を有し、
外部から圧力が加えられて前記第一単電池が前記第二単電池に近接すると前記第一延長部が前記第二導電部材に接触する、二次電池モジュール。