JP2019145227A - 電池モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
正極合剤層110は、Liの吸蔵・放出が可能な正極活物質を有する。正極活物質としては、LiCo系酸化物、LiNi系複合酸化物、LiMn系複合酸化物、Li-Co-Ni-Mn複合酸化物、LiFeP系酸化物、LiMnPO4系酸化物、LiMn1-xFexPO4(0<1<x)系酸化物等が挙げられるが、これらに限られない。負極合剤層210は、Liの吸蔵・放出が可能な負極活物質を有する。負極活物質としては、天然黒鉛、ソフトカーボン、非晶質炭素などの炭素系材料、Si金属やSi合金、チタン酸リチウム、リチウム金属等が挙げられるが、これらに限られない。
電極集電体は電極タブと電気的に接続されている。電極タブは電極集電体の側面から導出されている。図1において、電極タブには電極合剤層が形成されていない。ただし、電池性能に悪影響を与えない範囲で電極タブに電極合剤層を形成してもよい。
セパレータ300は、正極100と負極200との間に形成され、電池セル1000がリチウムイオン二次電池の場合、リチウムイオンを透過させ、正極100と負極200の短絡を防止する。セパレータ300を構成する材料として、微多孔膜や固体電解質等が挙げられるが、これらに限られない。
電極端子は電極タブと電気的に接続される。正極端子150および負極端子250として、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属等が挙げられるが、これらに限られない。電極端子は、セル締結ボルト1400が貫通する正極端子孔151(電極端子孔)、負極端子孔251(電極端子孔)を有する。
外装体500は、電極体400を収納する。外装体500の一辺から電極端子が突出している。外装体500は、外装体段差部510を有する。z軸方向において外装体段差部510の上部に、電極タブに対向してブロック1100が形成される。外装体500として、アルミラミネートフィルム、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼製など、電解液や固体電解質に対し耐食性のある材料等が挙げられるが、これらに限られない。
図3、図4、図5は、電池モジュールの外観図である。電池モジュール5000は、電池セル1000、ブロック1100、角ワッシャ1200、絶縁シート1300、セル締結ボルト1400、ミドルプレート1500、L字型金具1600、L字型モジュール端子1700、穴付きボルト1800、蓋側スタッドボルト1900、円筒型モジュール端子2000、モジュール蓋2100、底面側スタッドボルト2200、モジュールケース2300、を有する。電池セル1000の積層方向がx軸方向、電池セル1000に対してモジュール蓋2100が形成されている方向をがz軸方向、xz平面の垂線方向がy軸方向、となる。
ブロック1100は、中間ブロック1110および端部ブロック1120を有する。中間ブロック1110は、x軸方向において複数の電池セル1000中の電極端子の間に形成されている。端部ブロック1120は、y軸方向において電池モジュール5000の端部に形成されている電池セル1000とミドルプレート1500との間に形成されている。ミドルプレート1500および端部ブロック1120は物理的および電気的に接続されていない。x軸方向において、角ワッシャ1200に対して反対側に配置される端部ブロック1120には、セル締結ボルト1400を締結するネジが切られている。これにより、角ワッシャ1200およびセル締結ボルト1400を用いて、複数の電池セル1000およびブロック1100を物理的および電気的に接続できる。
角ワッシャ1200は、端部ブロック1120およびセル締結ボルト1400と共に、複数の電池セル1000およびブロック1100を物理的および電気的に接続する。角ワッシャ1200は、x軸方向において電池モジュール5000の端部に形成されている電池セル1000とミドルプレート1500との間に形成されている。yz平面における角ワッシャ1200の大きさと電極端子の突出している部分の大きさとは略同じになっているが、ミドルプレート1500と接触しない限りは異なっていてもよい。角ワッシャ1200は、x軸方向から見た際、セル締結ボルト1400が貫通する角ワッシャ孔を有する。角ワッシャ1200として、ブロック1100と同様の材料が挙げられるが、これらに限らない。
絶縁シート1300は、電池セル1000およびミドルプレート1500を絶縁する。z軸方向において、絶縁シート1300は、絶縁シート1300のモジュール蓋2100が形成されている側の端部に、絶縁シート突出部1310を有する。絶縁シート突出部1310は、蓋側スタッドボルト1900が貫通する絶縁シート上部孔1320を有する。
セル締結ボルト1400は、電極端子孔、第一ブロック孔1130、および角ワッシャ孔を貫通している。セル締結ボルト1400は、角ワッシャ1200で締結されている。これにより、x軸方向において複数の電池セル1000の電極同士が物理的に接触され、複数の電池セル1000は電気的に並列に接続される。セル締結ボルト1400が角ワッシャ1200で締結されることにより、複数の電池セル1000が固定され、電池セル1000の振動が抑制される。セル締結ボルト1400として、ブロック1100と同様の材料が挙げられるが、これらに限らない。
ミドルプレート1500は、x軸方向において絶縁シート1300とモジュールケース2300との間に形成されている。ミドルプレート1500は、電池セル1000を挟持している。x軸方向において電池セル1000の両端に形成されたミドルプレート1500が電池セル1000を固縛している。ミドルプレート1500は、z軸方向におけるモジュール蓋2100が形成されている側の端部にミドルプレート突出部1510を有する。
L字型金具1600は、y軸方向から見た際、L字型の形状になっている。L字型金具1600は、L字型金具1600のz軸方向に延伸している部分に、蓋側スタッドボルト1900が貫通するL字型金具第一孔1610を有する。L字型金具1600は、L字型金具1600のx軸方向に延伸している部分に、L字型金具締結ボルトが貫通するL字型金具第二孔1620を有する。L字型金具締結ボルトにより、L字型金具1600およびモジュール蓋2100が締結される。L字型金具1600として、ブロック1100と同様の材料が挙げられるが、これらに限らない。
L字型モジュール端子1700は、円筒型モジュール端子2000と電気的に接続されている。L字型モジュール端子1700は、円筒型モジュール端子2000を介して、電極端子に流れる電流をモジュールケース2300の外部に取り出す。L字型モジュール端子1700は、モジュール蓋2100と複数の電池セル1000中の電極体400とを固定している。これにより、電池モジュール5000の耐振性を向上できる。
穴付きボルト1800は、y軸方向において、ブロック1100のモジュールケース2300が配置されている側に形成されている。穴付きボルト1800は、第二ブロック孔1140およびL字型モジュール端子第一孔1710を貫通しており、ブロック1100およびL字型モジュール端子1700を締結している。穴付きボルト1800として、ブロック1100と同様の材料が挙げられるが、これらに限らない。
蓋側スタッドボルト1900は、蓋側端部スタッドボルト1910および蓋側中央スタッドボルト1920を有する。蓋側端部スタッドボルト1910は、蓋側中央スタッドボルト1920よりブロック1100に対して近しい位置に形成されている。y軸方向において、蓋側中央スタッドボルト1920は蓋側端部スタッドボルト1910の間に形成されている。蓋側端部スタッドボルト1910は、絶縁シート上部孔1320およびミドルプレート上部孔1520を貫通しており、絶縁シート1300およびミドルプレート1500を固定している。蓋側中央スタッドボルト1920は、L字型金具第一孔1610およびミドルプレート上部孔1520を貫通しており、L字型金具1600およびミドルプレート1500を固定している。蓋側スタッドボルト1900とミドルプレート1500とが締結されることにより、ミドルプレート1500から複数の電池セル1000に面圧が生じ、複数の電池セル1000が固縛される。蓋側スタッドボルト1900として、ブロック1100と同様の材料が挙げられるが、これらに限らない。
円筒型モジュール端子2000は、円筒型モジュール端子2000に内蔵されたボルトを介してL字型モジュール端子1700に締結されている。円筒型モジュール端子2000として、ブロック1100と同様の材料が挙げられるが、これらに限らない。
モジュール蓋2100は、モジュールケース2300を封止する。モジュール蓋2100は、円筒型モジュール端子2000が貫通するモジュール蓋第一孔2110、L字型金具締結ボルトが貫通するモジュール蓋第二孔2120、ゴム栓2130、ゴム栓2130を挿入するゴム栓孔2140を有する。
底面側スタッドボルト2200は、z軸方向において、複数の電池セル1000およびモジュールケース2300の間に形成されている。底面側スタッドボルト2200は、絶縁シート下部孔1340およびミドルプレート下部孔1530を貫通しており、絶縁シート1300およびミドルプレート1500を固定している。底面側スタッドボルト2200とミドルプレート1500とが締結されることにより、ミドルプレート1500とモジュールケース2300との間に束縛力が生じ、複数の電池セル1000が安定的にモジュールケース2300内に固定される。底面側スタッドボルト2200として、ブロック1100と同様の材料が挙げられるが、これらに限らない。
モジュールケース2300は、複数の電池セル1000、ミドルプレート1500、蓋側スタッドボルト1900、底面側スタッドボルト2200を収納する。モジュールケース2300の内部で複数の電池セル1000およびミドルプレート1500は密閉されている。これにより、ミドルプレート1500で安定的に複数の電池セル1000を固縛できる。
200 負極、210 負極合剤層、220 負極集電体、230 負極タブ、250 負極端子、251 負極端子孔
300 セパレータ、400 電極体、500 外装体、510 外装体段差部、1000 電池セル
1100 ブロック、1110 中間ブロック、1120 端部ブロック、1130 第一ブロック孔、1140 第二ブロック孔
1200 角ワッシャ
1300 絶縁シート、1310 絶縁シート突出部、1320 絶縁シート上部孔、1330 絶縁シート切欠き、1340 絶縁シート下部孔
1400 セル締結ボルト
1500 ミドルプレート、1510 ミドルプレート突出部、1520 ミドルプレート上部孔、1530 ミドルプレート下部孔
1600 L字型金具、1610 L字型金具第一孔、1620 L字型金具第二孔、
1700 L字型モジュール端子、1710 L字型モジュール端子第一孔、1720 L字型モジュール端子第二孔
1800 穴付きボルト
1900 蓋側スタッドボルト、1910 蓋側端部スタッドボルト、1920 蓋側中央スタッドボルト
2000 円筒型モジュール端子
2100 モジュール蓋、2110 モジュール蓋第一孔、2120 モジュール蓋第二孔、2130 ゴム栓、2140 ゴム栓孔
2200 底面側スタッドボルト
2300 モジュールケース、2310 モジュールケースボルト
5000 電池モジュール
Claims (6)
- 複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを固縛するミドルプレートと、
前記複数の電池セルおよび前記ミドルプレートを収納するモジュールケースと、
前記モジュールケースを封止するモジュール蓋と、を有し、
前記モジュールケースは、モジュールケースボルトを有し、
前記モジュールケースボルトは、前記複数の電池セルの面内方向に延伸しており、
前記複数の電池セルの面内方向において、前記モジュールケースボルトにより前記ミドルプレートおよび前記モジュールケースは締結される電池モジュール。 - 請求項1の電池モジュールにおいて、
前記モジュールケースボルトは、前記複数の電池セルの面内方向両端に形成され、
前記モジュールケースボルトは、前記モジュール蓋が形成されている方向において異なる高さに形成される電池モジュール。 - 請求項1の電池モジュールにおいて、
前記電池モジュールは、蓋側スタッドボルトおよび底面側スタッドボルトを有し、
前記蓋側スタッドボルトおよび前記底面側スタッドボルトは、前記モジュールケースに収納され、
前記蓋側スタッドボルトおよび前記底面側スタッドボルトは、前記ミドルプレートに締結される電池モジュール。 - 請求項1の電池モジュールにおいて、
前記電池モジュールは、絶縁シートを有し、
前記絶縁シートは、前記複数の電池セルの積層方向において、前記複数の電池セルおよび前記ミドルプレートの間に形成される電池モジュール。 - 請求項4の電池モジュールにおいて、
前記絶縁シートは、絶縁シート突出部を有し、
前記絶縁シート突出部は、絶縁シート切欠きを有し、
前記複数の電池セルの積層方向において、前記絶縁シート切欠きにより、前記絶縁シート突出部は前記ミドルプレートが形成されている側に傾く電池モジュール。 - 請求項1の電池モジュールにおいて、
前記モジュールケース内で前記複数の電池セルおよび前記ミドルプレートは密閉されている電池モジュール。
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